THEORETISCHE FESTKÖRPERPHYSIK

Ähnliche Dokumente
Inhaltsverzeichnis. 0 Einleitung... 1

Theoretische Festkörperphysik

Festkörperphys i. Einführung in die Grundlagen

Festkörperphysik. Einführung in die Grundlagen. 4y Springer. Siebte Auflage mit 277 Abbildungen, 18 Tafeln und 104 Übungen

Halbleiterphysik. Von Reinhold Paul VEB VERLAG TECHNIK BERLIN

Festkörperphysik. Aufgaben und Lösun

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

In. deutscher Sprache herausgegeben von Dr. Siegfried Matthies Zentralinstitut für Kernforschung der Akademie der Wissenschaften der DDR, Rossendorf

Vorlesung Festkörperphysik WiSe 2015/2016

Festkorperspektroskopie

Einführung in die Festkörperphysik

Grundriß der Festkörperphysik

Inhalt. Vorwort V. Zum Inhalt von Band VI. Danksagung IX. Symbolverzeichnis Band VI

Quantentheorie der Festkörper

Magnetochemie. Eine Einführung in Theorie und Anwendung. Von Prof. Dr. rer. nat. Heiko Lueken Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Optische Eigenschaften von Metallen und Legierungen

Statistische Mechanik

Funktionswerkstoffe. supraleitend. Halbleiter. Elektronische Eigenschaften - Einleitung

Ein Lehrbuch für Studierende der Chemie im 2. Studienabschnitt

11. Elektronen im Festkörper

Springer-Lehrbuch. Festkörperphysik. Einführung in die Grundlagen. von Harald Ibach, Hans Lüth. Neuausgabe

LEHRBUCH DER THEORETISCHEN PHYSIK

Vorlesung "Molekülphysik/Festkörperphysik" Sommersemester 2014 Prof. Dr. F. Kremer

Inhaltsverzeichnis. Vorwort. Wie man dieses Buch liest. Periodensystem der Elemente

Ulrich Schwarz Experimentelle Sensorik Institut für Physik, TU Chemnitz. Sommersemester Physik der kondensierten Materie

Klaus Stierstadt. Physik. der Materie VCH

5 Anwendung der Dichtefunktionaltheorie

Dia- und Paramagnetismus. Brandner Hannes Schlatter Nicola

Feynman Vorlesungen über Physik

Physik für Ingenieure

Rudolf Gross, Achim Marx. Festkörperphysik. 2., aktualisierte Auflage DE GRUYTER

Inhaltsverzeichnis. Teil I. Nichtrelativistische Vielteilchen-Systeme

Einführung in die Theoretische Festkörperphysik WS 2014/15. Roser Valentí Institut für Theoretische Physik, Goethe-Universität Frankfurt

ANWENDUNG DER GRUPPENTHEORIE IN DER QUANTENMECHANIK

15. Magnetische Eigenschaften der Festkörper

Einführung in die Theoretische Festkörperphysik WS 2011/12. Roser Valentí Institut für Theoretische Physik, Goethe-Universität Frankfurt

Skizzieren Sie den Verlauf der spezifische Wärme als Funktion der Temperatur. Wie ist der Verlauf bei tiefer, wie bei hoher Temperatur?

11. Elektronen im Festkörper

Mit 184 Bildern und 9 Tabellen

Inhalt. Vorwort v. Liste der wichtigsten verwendeten Symbole und Abkürzungen xiii. Einleitung 1

PROBLEME AUS DER PHYSIK

Quantenmechanik D W. Von A. S. Dawydow. VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin , bearbeitete Auflage

Quantenphysik I SS Gerhard Franz hm.edu

Grundlagen der Festkörperphysik

1. Neutronen zur Untersuchung von Festkoerpern

Achim Kittel. Energie- und Halbleiterforschung Fakultät 5, Institut für Physik Büro: W1A Tel.:

Photonische Kristalle

1 Statistische Gesamtheiten Klassische Ensemblemittelung Quantenstatistische Ensemblemittelung Aufgaben...

Dozenten der Physik. Bachelor-Studiengang Physik GPHYS_II, THEO_II, MATHPHYS_III

Theoretische Physik F Statistische Physik

7. Elektronendynamik

VIII Inhaltsverzeichnis 2.5 Quantisierung der Zirkulation Wellenfunktion der suprafluiden Komponente

Statistik und Thermodynamik

Gitterschwingungen in Festkörpern

Statistische Thermodynamik des Nichtgleichgewichts

Vorwort Wie benutze ich... dieses Buch? I Klassische Mechanik

Ferromagnetismus: Heisenberg-Modell

Einführung in die Festkörperphysik

1. Was versteht man unter einer Symmetrieoperation? 2. Benennen Sie fünf Symmetrieoperationen und geben Sie je ein Beispiel dazu.

Festkörperphysik. Einführung in die Grundlagen. Fünfte, erweiterte und aktualisierte Auflage mit 263 Abbildungen, 17 Tafeln und 100 Übungen

Elektrizitätslehre und Magnetismus

Ultrakalte Atome in optischen Gittern

Magnetismus der Materie. Bernd Fercher David Schweiger

Leiter, Halbleiter, Supraleiter

Halbleiterphysik. von V. L. Bonö-Bruevic und S. G. Kalasnikov. Mit 227 Abbildungen. VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1982

Physik II. SS 2006 Vorlesung Karsten Danzmann

ELEKTRODYNAMIK DER KONTINUA

Molekülphysik und Quantenchemie

Physik für Ingenieure

Elektrische und magnetische Materialeigenschaften

Höhere Experimentalphysik 1

Laserphysik. Physikalische Grundlagen des Laserlichts und seine Wechselwirkung mit Materie von Prof. Dr. Hans-Jörg Kuli. Oldenbourg Verlag München

Physik III. Mit 154 Bildern und 13 Tabellen

Moderne Physik: Elemente der Festkörperphysik Wintersemester 2010/11 Übungsblatt 5 für den

1 Grundprinzipien des Lasers Licht im Hohlraum Atome im Laserfeld Ratengleichungen Lichtverstärkung 13

Struktur der Materie: Grundlagen, Mikroskopie und Spektroskopie

5. Energetik der Elektronen 5.1 Elektrische Leitfähigkeit kondensierter Materie

Übungen und Anwendungen zur Mathematik für Chemiker

Kapitel 6: Freie Elektronen im Festkörper

Anorganische Chemie II

Festkörperphysik. von Prof. Dr. Siegfried Hunklinger 2., verbesserte Auflage. Oldenbourg Verlag München

Klassische Elektrodynamik

Moderne Physik. von Paul A. Tipler und Ralph A. LIewellyn. Oldenbourg Verlag München Wien

Atom-, Molekül- und Festkörperphysik

11. Elektronen im Festkörper

Elektrizitätslehre und Magnetismus

Molekülphysik und Quantenchemie

Einführung in die Festkörperphysik

Bernard Diu / Claudine Guthmann Danielle Lederer / Bernard Roulet. Ein Lehrbuch mit Übungen Übersetzt aus dem Französischen von Freimut Marschner

Der Gesamtbahndrehimpuls ist eine Erhaltungsgrösse (genau wie in der klassischen Mechanik).

Floquet-Theorie Differentialgleichungen mit periodischen Koeffizienten

"Einführung in die Festkörperphysik" Inhalt der Vorlesung. 5.7 Messung von Bandstrukturen, Zustandsdichte. 5.2 Das Modell des fast freien Elektrons

Quantenphysik. von Stephen Gasiorowicz 9., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage

HÖHERE PHYSIK SKRIPTUM VORLESUNGBLATT XI

Transkript:

THEORETISCHE FESTKÖRPERPHYSIK BAND I Von Dr. Albert Saug außerplanmäßiger Professor für Theoretische Physik an der Technischen Hochschule München 42 Abbildungen im Text 1964 F R A N Z D E U T I C K E / W I E N

Inhalt I. GRUNDBEGRIFFE UND GLIEDERUNG DER FESTKÖRPERPHYSIK 1. Begriff und Einteilung der Festkörper 1 a) Ionenkristalle b) Valenzkristalle c) Metalle d) Molekülkristalle 2. Die Kristallstruktur 3 a) Geometrie des Kristallgitters b) Symmetrieoperationen c) Kristallsysteme d) Spezielle Kristallgitter e) Reziprokes Gitter f) Kristallstrukturanalyse 3. Die Trennung von Elektronen- und Gittereigenschaften... 15 a) Die statische Näherung b) Die adiabatische Näherung c) Diskussion der Näherungsverfahren 4. Die Potentialverhältnisse im Festkörper 23 a) Die Gitterteilchen und ihr Potential b) Das Elektronenpotential c) Der Betrag des periodischen Potentials d) Das Gitterpotential IL DIE ELEKTRONEN IM KRISTALL A. Die Einelektron-Näherung 5. Das Elektron im periodischen Potential des Kristalls...... 32 a) Bloch-Funktionen b) Energiebänder c) Periodische Grenzbedingungen d) Weitere Eigenschaften der Lösungen 6. Das Elektron im Felde der Kristallatome 41 a) Wannier-Funktionen b) Atomfunktionen. Gebundene Näherung c) Die Energie als Punktion des Ausbreitungsvektors d) Die Kristallfeldnäherung 7. Brillouin-Zonen und Energiebänder 53 a) Geometrie der Brillouin-Zonen b) Brillouin-Zonen und Energielücken. Freie Näherung c) Struktur der Energiebänder 8. Das eindimensionale Kristallmodell 63 a) Das Theorem von Ploquet b) Das Theorem von Haupt c) Das Kronig- Modell 9. Methoden zur Berechnung der Energiebänder 73 a) Strenge Lösungen für idealisierte Potentialformen b) Symmetrieeigenschaften der Energie c) Vorbemerkungen zu den Näherungsmethoden d) Gebundene und freie Näherung e) Erweiterungen der gebundenen Näherung f) Erweiterungen der freien Näherung g) Die Zellularmethode h) Weitere Methoden VII

INHALT 10. Folgerungen aus dem Energiebänderspektrum 87 a) Metalle, Isolatoren b) Halbleiter c) Meßergebnisse. Energetische Größenordnungen 11. Statistik der Elektronen 91 a) Fermi- oder Boltzmann-Grenzfall b) Die Dichte der Energieniveaus o) Die spezifische Wärme der Elektronen 12. Die Bewegungsgesetze der Elektronen im Festkörper.... 96 a) Die Geschwindigkeit der Elektronen im Kristallfeld b) Die Bewegung der Elektronen im äußeren Feld e) Der Strom. Das Theorem von Bloch 13. Das Konzept der effektiven Masse 104 a) Kristallelektronen als Quasiteilchen b) Die effektive Masse 14. Defektelektronen 109 a) Begriff und Eigenschaften der Defektelektronen b) Statistische Verhältnisse in Isolatoren. Eigenleitung 15. Näherungsmethoden bei zusätzlichen Feldern 115 a) Die Methode der effektiven Masse b) Das Verfahren von Pekar c) Das Verfahren von Slater d) Das Theorem von Wannier e) Deformierte Energiebänder f) Zusammenfassung 16. Band-Band-Übergänge bei starken Feldern 127 a) Houston- und Zener-Funktionen b) Die Näherungsmethode von Zener c) Das Verfahren von Houston und Franz 17. Strahlungsübergänge 135 a) Abriß der Strahlungstheorie b) Auswahlregeln c) Die Oszillatorstärke d) Meßmethoden 18. Emissionsprozesse 142 a) Die Potentialverhältnisse b) Die Glühemission c) Die Feldemission d) Emission in ein Dielektrikum 19. Kontaktprobleme 153 a) Gleichgewicht zweier Substanzen b) Kontakte verschiedener Substanzen c) Elektronenemission als Gleichgewichtszustand B. Das Mehrelektronenproblem 20. Allgemeine Lösungsformen und Gesetzmäßigkeiten 158 a) Die allgemeine Form der Lösung b) Produktfunktionen c) Analogien zur Einelektron-Näherung d) Teilchenzahlformalismus 21. Das Hartree-Fock-Verfahren 168 a) Der Focksche Energieausdruck b) Die Fockschen Gleichungen c) Diskussion 22. Angeregte Zustände. Exzitonen 176 a) Lösungsansätze b) Modell des Exzitons c) Theorie des Exzitons d) Ergänzungen zur Theorie e) Experimentelle Ergebnisse

INHALT 23. Das Verfahren von Heitier und London 192 a) Allgemeine Formulierung b) Die Behandlung des Wasserstoffmoleküls c) Die Behandlung des Kristalls d) Spinwellen e) Der Austausehoperator 24. Kollektive Elektronen Wechsel Wirkung 212 a) Zerlegung des Coulomb-Potentials b) Kollektive Koordinaten c) Plasmaschwingungen d) Zusammenfassung e) Anhang 25. Die Elektron-Elektron-Streuung 235 a) Die Streuwahrscheinlichkeit b) Elektronenstoßionisation 26. Zusammenfassung 239 a) Blochsches und atomares Bild b) Weitere Verfahren c) Der Übergang zur Einelektron-Näherung C. Die Bindung der Kristalle 27. Die Bindungsenergie 243 a) Quantenmechanische Formulierung b) Klassischer Ansatz 28. Die metallische Bindung 248 a) Der Hartreesche Energieanteil b) Die Austauschenergie c) Die Korrelationsenergie in erster Näherung d) Die gesamte Korrelationsenergie e) Die Bindungsenergie 29. Die Bindung der Ionenkristalle 263 a) Die elektrostatische Ionenenergie b) Die Auswertung der elektrostatischen Ionenenergie c) Das Abstoßungspotential und die Bindungsenergie d) Quantenmechanische Behandlung 30. Die van der Waalssche Bindung 275 a) Die Molekülbindung b) Die Kristallbindung c) Anhang 31. Die Valenzbindung 288 a) Das Wesen der Valenzbindung b) Unterschiede und Übergänge zu den anderen Bindungsarten 32. Die Austrittsarbeit 292 a) Allgemeine Eigenschaften b) Der innere Beitrag zur Austrittsarbeit c) Der Effekt der Oberfläche d) Die Temperaturabhängigkeit der Austrittsarbeit D. Magnetische Eigenschaften der Festkörper 33. Grundbegriffe des Magnetismus 301 a) Die Suszeptibilität b) Erscheinungsformen des Magnetismus c) Die Berechnung der Suszeptibilität 34. Das Verhalten der Elektronen im Magnetfeld 306 a) Der Hamilton-Operator b) Drehimpuls; Spin c) Magnetisches Moment; Lande-Faktor d) Die Larmor-Frequenz IX

IKHALT 35. Para- und Diamagnetismus von Atomen 312 a) Aufgliederung des Problems b) Der Paramagnetismus c) Der Diamagnetismus d) Der Van Vleok-Paramagnetismus 36. Para- und Diamagnetismus freier Elektronen 320 a) Der Paulische Spinparamagnetismus b) Der Landausche Diamagnetismus c) Der Einfluß der Elektron-Elektron-Wechselwirkung 37. Para- und Diamagnetismus von Festkörpern 332 a) Die Berechnungsmethode b) Die Ergebnisse c) Die Suszeptibilität der einzelnen Pestkörper 38. Ferromagnetismus 341 a) Die Spinwellentheorie b) Weitere quantenmechanische Methoden c) Die phänomenologische Theorie von Weiss d) Die Magnetisierungskurve 39. Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus 357 a) Die phänomenologische Theorie des Antiferromagnetismus b) Die phänomenologische Theorie des Ferrimagnetismus c) Die Spinwellentheorie E. Dielektrische Eigenschaften der Festkörper 40. Die Dielektrizitätskonstante 372 a) Die Polarisation b) Das wirksame Feld c) Die Polarisierbarkeit d) Die Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten e) Vergleich mit dem Magnetismus 41. Die klassische Theorie der Dielektrizitätskonstanten.... 378 a) Das Oszillatormodell b) Die optischen Eigenschaften der Kristalle 42. Quantenmechanische Behandlung der Dielektrizitätskonstanten 385 a) Formulierung des Problems für statische Felder b) Erweiterung auf zeitlich veränderliche Felder c) Die Dielektrizitätskonstante als Wechselwirkungsproblem d) Anhang 43. Ferroelektrizität 401 a) Einteilung und Eigenschaften der Ferroelektrika b) Theorie der Ferroelektrizität des Bariumtitanats c) Ergänzungen. DAS KRISTALLGITTER 44. Statik des Kristallgitters 412 a) Die harmonische Näherung b) Homogene Verzerrungen c) Gleichgewicht d) Elastizitätstheorie 45. Dynamik des Kristallgitters 421 a) Die Hauptachsentransformation b) Normalkoordinaten c) Quantisierung der Normalschwingungen d) Phononen 46. Gitterschwingungen 432 a) Die Säkulargleichung b) Schwingungen des einfachen Gitters c) Schwingungen des zusammengesetzten Gitters d) Die lineare Kette e) Das Frequenzspektrum

INHALT 47. Kontinuumstheorie des Kristallgitters 449 a) Grundlagen b) Die elastischen Konstanten c) Schallwellen d) Das Debye-Spektrum 48. Die spezifische Wärme der Kristalle 458 a) Grundlagen b) Die Debyesohe Theorie c) Modiiikationen durch die Gittertheorie d) Gitter- und Elektronenwärme 49. Thermodynamik des Kristallgitters 466 a) Thermodynamische Grundlagen b) Das eindimensionale Modell c) Die Zustandsgleiohung 50. Die Wärmeleitfähigkeit des Kristallgitters 476 a) Grundlagen b) Die Wechselwirkungsprozesse c) Die Stoßgleichung d) Die Temperaturabhängigkeit ANHANG Al. Abriß der Statistik 487 a) Die Verteilungsformeln b) Statistische Gesamtwerte c) Die Fermi- Statistik d) Die Bose-Statistik e) Die Boltzmann-Statistik f) Das Entartungskriterium A 2 Mathematische Ergänzungen 498 a) Entwicklung nach einem Orthogonalsystem. Fourier-Reihen b) Einige Eigenschaften der Sehrödinger-Gleichung Literatur 506 Bezeichnungen und Zahlenwerte 508 Sachregister 514