Elektronische und optische Materialien

Die Studierenden können die quantenmechanischen Grundlagen der
Festkörperphysik mit Modellen wie Materiewellenlänge, Schrödingergleichung,
Fermi-Gas, 3D E(k)-Banddiagramme, Tunneleffekt, u.s.w. mathematisch
beschreiben sowie ihre Bedeutung für die Materialeigenschaften erläutern. Auf
diesen Kompetenzen aufbauend können die Studierenden das Phänomen der
elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlicher Materialsysteme in Abhängigkeit der
Dimensionalität sowie bzgl. stationärem und dynamischem Verhalten erklären
und mathematisch berechnen. Für die Werkstoffgruppe der Halbleiter kann
das Konzept der effektiven Masse sowie die Rekombination und Generation
von Ladungsträgern vertiefend beschrieben und auf bisher unbekannte
Fragestellungen angewendet werden. Die Studierenden sind in der Lage, unter
Berücksichtigung von Randbedingungen, Halbleiterübergänge zu kategorisieren
sowie die Auswirkungen auf die zu erwartenden Materialeigenschaften
mathematisch abzuleiten. Basierend auf diesen Kenntnissen können die
Studierenden unter Anwendung der Quantenmechanik die Photonen-Materie-
Wechselwirkung bzgl. Absorptions- und Emissionsverhaltens (z.B. Laserlicht,
Fluoreszenz) mathematisch beschreiben und die optischen Eigenschaften
berechnen. Ferner können die Studierenden das Funktionsprinzip einer Solarzelle
basierend auf den Kenntnissen der Halbleitereigenschaften thermodynamisch
beschreiben und Kenngrößen mathematisch ableiten.

Die einzelnen Themenschwerpunkte sind:
• Welle-Teilchen-Dualismus
• Die Schrödingergleichung
• Elektronische Bandstruktur kristalliner Festkörper
• Elektronen in kristallinen Festkörpern
• Elektrische Leitfähigkeit in Metallen
• Elektronische Halbleitereigenschaften
• Heterogene Halbleiterübergänge
• Schwarzkörperstrahlung
• Leuchtdioden und Halbleiter-Laser
• Polarisationsmechanismen von Materie
• Solarzellen

Dozent

  • Peter Unger
  • Institut für Optoelektronik
  • Albert-Einstein-Allee 45
  • 89081 Ulm
  • Raum: 45.2.230
  • Telefon: (0731) 50-26054
  • Telefax: (0731) 50-26049

  • Prof. Carl E. Krill III, Ph.D.
  • Institut für Mikro- und Nanomaterialien

  • Jun.-Prof. Dr.-Ing. Steffen Strehle
  • Institut für Elektronische Bauelemente und Schaltungen

Sprache

Deutsch

Umfang

V 4, Ü 2 (7 credits)

Kurs Nummer

8804872345