Kristallstruktur 1 Tetraederwinkel Die Millerschen Indizes Die hcp-struktur Bravais-Gitter 3

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Eleonora Judith Hase
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1 In ha Itsverzeichn is Vorwort V 1 ALl Al.2 A1.3 Al.4 Al.5 Al.6 Al.7 Al.8 Kristallstruktur 1 Tetraederwinkel Die Millerschen Indizes Die hcp-struktur Bravais-Gitter 3 Kupfer-Sauerstoff- Ebenen Zweidimensionales Gitter Das Diamantgitter 8 Die sc-, bcc-, fcc- und hcp-struktur 9 2 A2.1 A2.2 A2.3 A2.4 A2.5 A2.6 A2.7 A2.8 A2.9 A2.10 A2.11 A2.12 Strukturanalyse mit Beugungsmethoden 13 Reziprokes Gitter eines hexagonalen Raumgitters 13 Strukturanalyse von Kupfer Ebenen und Vektoren im Raum- bzw. reziproken Gitter Volumen der Brillouin-Zone Pulverdiffraktometrie 18 Begrenzungsfilter für Neutronen Ein Debye-Scherrer Experiment Beugungseffekte an einem eindimensionalen Gitter Strukturfaktor von Diamant 28 Strukturfaktor von esel und Csl 32 Atomformfaktor von atomarem Wasserstoff Formfaktor von Fullerenen 35

2 VIII Inhaltsverzeichnis 3 A3.1 A3.2 A3.3 A3.4 A3.5 A3.6 Bindungskräfte in Festkörpern 39 Bindungstypen Bindungsenergien eines Neonkristalls mit bcc-, hcp- und fcc-struktur Ionenkristall aus identischen Atomen 43 Eindimensionaler Ionenkristall sp2-hybridisierung 47 Zweiatomige Moleküle A4.1 A4.2 A4.3 Elastische Eigenschaften von Festkörpern 53 Elastizitätstensor und Poisson-Zahl Schwingungen in einem Aluminium-Zylinder Elastische Wellen in [111]- Richtung eines kubischen Kristalls 63 5 A5.1 A5.2 A5.3 A5.4 A5.5 A5.6 A5.7 A5.8 A5.9 Dynamik des Kristallgitters 69 Lineare Kette aus gleichen Atomen 69 Wellengleichung im Kontinuum Lineare Kette aus zweiatomigen Molekülen Lineare Kette mit übernächster Nachbarwechselwirkung 76 Ultraschallexperiment 79 Massendefekt in linearer Atomkette 81 Zustandsdichte der Phononen einer eindimensionalen Kette 84 Singularität in der Zustandsdichte Kohn-Anomalie A6.1 A6.2 A6.3 Thermische Eigenschaften des Kristallgitters 95 Mittlere thermische Ausdehnung einer Kristallzelle 95 Spezifische Wärmekapazität Nullpunkts-Gitterauslenkung und Dehnung 99 A6.4 Spezifische Wärme eines eindimensionalen Gitters und eines Stapels aus zweidimensionalen Schichten A6.5 Erzeugung akustischer Phononen mit einem Ultraschallgeber 103

3 Inhaltsverzeichnis IX 7 A7.1 A7.2 A7.3 A7,4 A7.5 A7.6 A7.7 A7.8 A7.9 A7.l0 A7.11 A7.12 Das freie Elektronengas 107 Fermi-Gase in d Dimensionen Fermi-Gas mit linearer Dispersion Chemisches Potenzial in zwei Dimensionen Fermi-Gase in der Astrophysik Flüssiges 3He als Fermi-Gas '" Mittlere Energie, Druck und Kompressibilität eines zweidimensionalen Fermi-Gases 119 Frequenzabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit eines Metalls Leitfähigkeitstensor 126 Elektronische spezifische Wärmekapazität von Kupfer Ladungstransport bei Vorhandensein von zwei Ladungsträgersorten Sommerfeld-Entwicklung Temperaturabhängigkeit des chemischen Potenzials Energiebänder 141 A8.1 Fermi-Flächen und Brillouin-Zonen A8.2 Ebenes quadratisches Gitter A8.3 Reduziertes Zonenschema 145 A8A Zweidimensionales System stark gebundener Elektronen A8.5 Dreidimensionales System stark gebundener Elektronen A8.6 Bandüberlappung " Dynamik von Kristallelektronen 155 A9.1 Maxwell-Gleichungen 155 A9.2 Elektromagnetische Skin-Tiefe im Drude-Modell A9.3 Elektrische und thermische Leitfähigkeit A9A Linearisierte Boltzmann-Transportgleichung A9.5 Teilchen-, Ladungs-, Energie-, Entropie- und Wärmestrom 161 A9.6 Freies Elektronengas im Magnetfeld A9.7 De Haas-van Alphen-Effekt A9.8 Extremalbahnen im reziproken Raum

4 x Inhaltsverzeichnis 10 AIO.l AlO.2 A10.3 AIOA A10.5 A10.6 A10.7 A10.8 Halbleiter 175 Hall- Effekt und elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern 175 Ladungsträgerdichte von Halbleitern p-n Übergang Solarzelle Elektrischer Transport und Wärmetransport in Metallen und Halbleitern Quantentrog in AIAs-GaAs-Heterostruktur 188 Quantum Confinement und Halbleiter-Laser 195 MOSFET A11.1 A11.2 A11.3 A11.4 A11.5 A11.6 Al1.7 A11.8 Dielektrische Eigenschaften 201 Polarisierbarkeit von atomarem Wasserstoff Makroskopisches elektrisches Feld Polarisation einer Kugel Plasmafrequenz, elektrische Leitfähigkeit und Reflexionsvermögen von Metallen 206 Plasmafrequenz von Indium-dotiertem Zinkoxid (ITO) 208 Plasmonen-Schwingung einer metallischen Kugel. 209 Ausbreitung von polarisiertem Licht in ionisiertem Medium - Magnetooptik 211 Lineare ferroelektrische Anordnung A12.1 Magnetismus Festkörper im inhomogenen Magnetfeld A12.2 A12.3 Hundsehe Regeln Klassische Dipol-Dipol-Wechselwirkung A12A Brillouin-Funktion 233 A12.5 Quantenmechanisches Zweiniveausystem 241 A12.6 Paulische Spin-Suszeptibilität A12.7 Curie-Weiss-Gesetz 246 A12.8 Ferromagnetismus der Leitungselektronen 248 A12.9 Spezifische Wärme von Magnonen 251 A12.l0 Sättigungsmagnetisierung von Ferrimagneten 256

5 Inhaltsverzeichnis XI 13 A13.l A13.2 Al3.3 A13.4 Al 3.5 A13.6 A13.7 A13.8 Al 3.9 Supraleitung 259 Dauerstromexperiment 259 Magnetisierung eines Supraleiters Das Eindringen eines Magnetfeldes in eine dünne Platte Spezifische Wärmekapazität von Supraleitern 270 Cooper-Paare 274 Spin-Suszeptibilität in BCS-Supraleitern Stromdichte in BCS-Supraleitern Zweiflüssigkeitsbeschreibung der Supraleitung Energieabsenkung im Grundzustand eines Supraleiters A SI-Einheiten 287 A.l Die SI Basiseinheiten A.l.l Einige von den SI Einheiten abgeleitete Einheiten 288 A.2 Vorsätze, 288 A.3 Abgeleitete Einheiten und Umrechnungsfaktoren 289 A.3.l Länge, Fläche, Volumen, 289 A.3.2 Masse A.3.3 Zeit, Frequenz A.3.4 Temperatur A.3.5 Winkel 290 A.3.6 Kraft, Druck, Viskosität 290 A.3.7 Energie, Leistung, Wärmemenge 291 A.3.8 Elektromagnetische Einheiten 291 B Physikalische Konstanten 293 Abbildungsverzeichnis 297 Tabellenverzeichnis 301 Index 303

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