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Atomic Nuclear Physics

Festkörperphysik by Dr. Konrad Kreher (auth.)

By Dr. Konrad Kreher (auth.)

Zero. Einleitung.- 1. Starres Gitter.- 1.1. Kristallographische Grundlagen.- 1.1.1. Punktgitter.- 1.1.2. Kristallgitter.- 1.2. Beugung von Strahlung an Kristallgittern.- 1.2.1. Beugung von Röntgenstrahlen.- 1.2.2. Beugung von Korpuskularstrahlung.- 1.3. Bindung im Festkörper.- 1.4. Gitterstörungen.- 2. Mechanische Eigenschaften.- 2.1. Elastische Eigenschaften.- 2.2. Piezoelektrizität.- 2.3. Plastisches Verhalten.- three. Gitterschwingungen und thermisches Verhalten.- 3.1. Schwingungen einer zweiatomigen Kette.- 3.2. Die Äquivalenz zwischen Gitterschwingungen und Phononen.- 3.3. Gitterschwingungen dreidimensionaler Kristalle.- 3.4. Wechselwirkung zwischen Licht und Phononen.- 3.4.1. Absorption von Licht.- 3.4.2. Streuung von Licht.- 3.5. Unelastische Streuung von Neutronen.- 3.6. Spezifische Wärme.- 3.7. Wärmeleitung und Phonon-Phonon-Wechselwirkung.- four. Dielektrische Eigenschaften.- 4.1. Statische Dielektrizitätskonstante und inneres Feld.- 4.2. Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante.- 4.3. Ferroelektrizität.- 4.4. Nichtlineare optische Erscheinungen.- five. Elektronische Struktur von Festkörpern.- 5.1. Das Elektron im eindimensionalen Gitter.- 5.2. Die Bewegung eines Elektrons in einem eindimensionalen Modell.- 5.3. Elektronenzustände im dreidimensionalen Kristallgitter.- 5.4. Energieniveaus von Gitterstörungen.- 5.5. Die Verteilung der Elektronen auf die Energieniveaus.- 5.6. Spezifische Wärme der Elektronen.- 6. Optische Eigenschaften von Festkörpern.- 6.1. Rein elektronische Übergänge im Grundgitter.- 6.1.1. Übergänge unter Beteil igung tiefliegender Bänder (Röntgenübergänge).- 6.1.2. Übergänge zwischen Valenz-und Leitungsband.- 6.1.3. Absorptionskante und Excitonen.- 6.1.4. Subbandübergänge.- 6.2. Elektronische Übergänge unter Beteiligung von Phononen.- 6.2.1. Indirekte Übergänge an der Absorptionskante.- 6.2.2. Absorption durch freie Ladungsträger.- 6.3. Elektronenübergänge unter Beteiligung von Störstellen.- 6.4. Kollektive Elektronenanregung.- 7. Elektronentransport in Festkörpern.- 7.1. Driftgeschwindigkeit und Stoßzeit.- 7.2. Hall-Effekt.- 7.3. Streumechanismen.- 7.4. Elektrische Leitfähigkeit von Metallen.- 7.5. Wärmeleitfähigkeit von Metallen.- 7.6. Elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern.- eight. Magnetische Eigenschaften.- 8.1. Diamagnetismus.- 8.2. Paramagnetisms.- 8.2.1. Paramagnetisms von Atomen mit nicht abgeschlossenen inneren Elektronenschalen.- 8.2.2. Paramagnetisms der Leitungselektronen.- 8.3. Kollektiver Magnetismus.- 8.3.1. Molekularfeldtheorie.- 8.3.2. Heisenberg- Modell.- 8.3.3. Spinwellen.- 8.3.4. Experimenteller Nachweis von Magnonen.- 8.3.5. Antiferromagnetismus.

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Vnter dem Einflull der in x-Richtung wirkenden Kraft F II: erfolgt eine Dehnung um LI x und eine Querkontraktion LI y. Die Langenanderung der Diagonale betragt y(a + LlX)2 + (a - 4 Kreher Lly)2 - a 1 y2 ~ y2 (Llx - Lly). 46 2. Mechanische Eigenschaften Damit erhilt man ffir die in x- bzw. y-Richtung auftretenden Kriifte 111 F 1# = . 2 • '2 kt L1 x + 2· y2' k. • y2 (L1 x - L1 11), 1 1 1 F, = -2 . '2 kt L1 Y + 2· y2 k. y2 (L1 x - L1 y). (Der Faktor l/Yi bei k. beriicksichtigt, daG nur eine ·Komponente der Federkraft wirksam ist.

__ ... -.. lIIolekeln formen P, As, Sb Graphit hoch sehr hoch hoch H" N .. 0 , CR, unpolare GilBO stark anisotrop, Halbleiter Isolator oder Halbleiter gllte Leiter Isolator oder Elektrolyt Isolator einatomig -_.................. elektr. _-_ .................. unpolare Molekeln ................. HCI, H,O, CO" tief polare polare organ. Stoffe Molekeln Eclelgase Stoff Tabelle 1--2 . Kngelsymmetrisch am Atom Elektronenverteilung kovalente und VAN-derWAALS-Bindung kovalente Bindllng Metllllbindullg heteropolare Bindung lokalisiert in Ketten oder Schiehten lokalisiert zwischen 2 Atomen "Wig delokalisiert kugelfiirmig am Ion lokalisiert alll Molekill (V AN -cler-WAALS- lokalisiert bzw.

Struktur durch Gleiten dieser Netzebenen aufeinander. Dabei konnen zur gleichen Gleitrichtung unterschiedliche Gleitebenen beitragen (vgl. Abb. 2-7). Meist sind das die am niedrigsten indizierten Ebenen (mit kleinen MILLERschen Indices), die am dichtesten mit Atomen besetzt sind. 52 2. Mechanische Eigenschaften Do, die Atomanordnung in den Netzebenen periodisch ist, wird auch die zu einer Verschiebung x gehOrige Scherspannung (J, eine periodische Funktion von x. 2-8) (J, . 2nx (J,e . -1, dl a) \ ( II ,,~ \ ~ I I ,.

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