Festkörperphysik: mit 86 durchgerechneten Beispielen und 250 Aufgaben mit Lösungen
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Leipzig
Fachbuchverl.
1976
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Physik in Beispielen
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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| adam_text | FESTKOERPERPHYSIK VON PROF. DR. RER. NAT. HABIL. HEINZ SCHILLING AKADEMIE
DER WISSENSCHAFTEN DER DDR, ZI FUER PHYSIKALISCHE CHEMIE MIT 86
DURCHGERECHNETEN BEISPIELEN UND 250 AUFGABEN MIT LOESUNGEN A VEB
FACHBUCHVERLAG LEIPZIG IN HALTS VERZEICHNIS 1. STRUKTUR IDEALER
KRISTALLE 13 1.1. GEOMETRIE DER KRISTALLGITTER 13 EINFUEHRUNG:
KRISTALLGITTER * REZIPROKE GITTER 13 PROBLEME: 1.1.1. STEINSALZGITTER 20
1.1.2. KUBISCH-RAUMZENTRIERTES GITTER (KRZ-GITTER) 22 1.1.3.
DIAMANTSTRUKTUR 23 1.1.4. HEXAGONAL DICHTESTE KUGELPACKUNG (HDP-GITTER)
25 AUFGABEN 28 1.2. * GRUNDLAGEN DER KRISTALLSTRUKTURANALYSE 29
EINFUEHRUNG: GESETZE DER BEUGUNG VON ROENTGEN- UND DE-BSOGLIESCHEN WELLEN
AM RAUMGITTER * REFLEXION AN NETZEBENEN * MILLEESCHE INDIZES * AB-
LEITUNG DER BEASSGSCHEN FORMEL 29 PROBLEME: 1.2.1. AUSWERTUNG EINES
LAUE-BILDES (LAUB-VERFAHREN) 39 1.2.2. KRISTALLPULVERVERFAHREN VON
DEBYE-SCHERBEB 42 1.2.3. BEUGUNG VON ELEKTRONENSTRAHLEN 44 1.2.4.
STREUUNG AN ZUSAMMENGESETZTEN GITTERN . . 47 AUFGABEN 49 2. MECHANISCHE
UND THERMISCHE EIGENSCHAFTEN IDEALER KRISTALLE 51 2.1. KRAEFTE UND
BINDUNGSENERGIEN 51 EINFUEHRUNG: WECHSELWIRKUNGSKRAEFTE UND
GITTERPOTENTIAL * IONENBINDUNG * BOESR-HABEESCHER KREISPROZESS *
KOVALENTE BINDUNG * METALLBINDUNG * VAN-DEE-WAALSSCHE KRAEFTE 51
PROBLEME: 2.1.1. MADELUHG-KONSTANTE. 59 2.1.2. GITTERENERGIE UND
KOMPRESSIBILITAET DES IONENKRISTALLS 61 2.1.3. GITTERENERGIE DES
VAN-RAJE-WAALS-KRISTALLS 64 2.1.4. METALLBINDUNG . . . . . 66 2.1.5.
VERFORMUNG DES KRISTALLGITTERS DURCH AEUSSERE KRAEFTE 68 8
INHALTSVERZEICHNIS 2.1.6. ELASTISCHE WELLEN IM KRISTALL 75 AUFGABEN 78
2.2. PHONONEN UND GITTERSCHWINGUNGEN * THERMISCHE EIGENSCHAFTEN 79
EINFUEHRUNG: PHONONEN * BOSE-ENSRSTEIN-STATISTIK DER PHONONEN * ABZAEH-
LUNG DER WELLEN IN EINEM KRISTALL * DEBYESCHE THEORIE * AKUSTISCHE UND
OPTISCHE SCHWINGUNGEN 79 PROBLEME: 2.2.1. BSSILLOIRNSR-STREUUNG 88 2.2.2.
MESSUNG DER PHONONEN-DISPERSIONSKURVE DURCH STREUUNG VON NEUTRONEN AN
PHONONEN 89 2.2.3. ZUSTANDSGROESSEN DER PHONONEN BEI TIEFEN TEMPERATUREN
93 2.2.4. ZUSTANDSGROESSEN DER PHONONEN BEI HOHEN TEMPERATUREN 97 2.2.5.
MITTLERE FREIE WEGLAENGE DER PHONONEN UND WAERMELEITFAEHIGKEIT . . . . . .
. 99 2.2.6. WAERMEAUSDEHNUNG 101 2.2.7. GEUENEISBN-BEZIEHUNG 103 AUFGABEN
105 3. ELEKTRISCHE UND OPTISCHE EIGENSCHAFTEN IDEALER UND REALER
KRISTALLE.... 107 3.1. ATOMARE FEHLSTELLEN IN REALEN KRISTALLEN 107
EINFUEHRUNG: FEHLSTELLEN IN REALEN KRISTALLEN * ATOMARE FEHLSTELLEN . . .
. 107 PROBLEME: 3.1.1. SCHOTTKY-DEFEKT 109 3.1.2. FBENKBL-DEFEKT 112
3.1.3. DIFFUSION 113 3.1.4. ENRSTERA-BEZIEHUNG * IONENLEITFAEHIGKEIT DES
SILBERBROMIDS 115 3.1.5. FARBZENTREN 118 AUFGABEN 121 3.2. DIELEKTRISCHE
UND OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 122 EINFUEHRUNG: POLARISATION DER MATERIE *
POLARISATION DURCH SCHWINGUNGEN DER ELEKTRONEN UND IONEN * EFFEKTIVES
FELD * DISPERSION UND ABSORPTION DES LICHTES 122 PROBLEME: 3.2.1.
CLATRSRUS-MOSOTTI- UND LOEENZ-LORENTZSCHE FORMEL 128 3.2.2. INFRAROTE
UND ULTRAVIOLETTE EIGENFREQUENZEN 130 3.2.3. DISPERSION DES KRISTALLS
131 3.2.4. TRANSVERSALE UND LONGITUDINALE EIGENSCHWINGUNGEN 135 3.2.5.
ABSORPTION DURCH F-ZENTREN IN NACL 139 3.2.6. DISPERSION IN DER UMGEBUNG
EINER F-BANDE 141 3.2.7. ORIENTIERUNGSPOLARISATION 142 AUFGABEN 145 3.3.
KLASSISCHE THEORIE DER ELEKTRISCHEN LEITUNG 146 EINFUEHRUNG:
LEITFAEHIGKEITSEIGENSCHAFTEN FESTER KOERPER * DBTJDE-SOMMEE- BBLDSCHE
ELEKTRONENTHEORIE DER METALLE * FEBMI-DRSAC-STATISTIK DER ELEK- TRONEN *
FEBMI-ENERGIE UND FEBMI-KANTE * EFFEKTIVE MASSE 146 PROBLEME: 3.3.1.
KONZENTRATION UND BEWEGLICHKEIT FREIER ELEKTRONEN IM METALL *
HALL-EFFEKT UND OHMSCHES GESETZ 154 INHALTSVERZEICHNIS 9 3.3.2. POSITIVE
UND NEGATIVE LADUNGEN BEI DER STROMLEITUNG 157 3.3.3. INNERE ENERGIE
FREIER ELEKTRONEN IN EINEM METALL 159 3.3.4. SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET
DES ELEKTRONENGASES 161 3.3.5. EFFEKTIVE MASSE 162 AUFGABEN 163 4.
GRUNDLAGEN DER QUANTENTHEORIE FESTER KOERPER 164 4.1. BAENDERTHEORIE 164
EINFUEHRUNG: EINELEKTRONENNAEHERUNG * SCHROEDINGEE-GLEICHUNG, BLOCH- WELLEN
* MEHRDEUTIGKEIT DES AUSBREITUNGSVEKTORS FE A * WIGNEB-SEITZ- ZELLE,
BBILLOUNSR-ZONE, REDUZIERTER BEREICH * ENERGIEBAENDER UND -LUECKEN *
EINDIMENSIONALES UND DREIDIMENSIONALES MODELL 164 PROBLEME: 4.1.1.
EINDIMENSIONALES MODELL MIT 6-POTENTIAL 171 4.1.2. EINDIMENSIONALES
MODELL MIT RECHTECKPOTENTIAL (KNONIA-MODELL) 176 4.1.3.
FOUBIBB-ENTWICKLUNG DES ELEKTRONENPOTENTIALS 180 4.1.4. ZELLENMETHODE
NACH WIGNEB-SEITZ 183 AUFGABEN 187 4.2. FESTKOERPEREIGENSCHAFTEN AUF
GRUND DER PERIODISCHEN GRENZBEDINGUNGEN UND DES BBOCH-THEOREMS 189
EINFUEHRUNG: BESETZUNG DER ENERGIEBAENDER, VALENZBAND, LEITUNGSBAND,
ENERGIE- LUECKE * DEFEKTELEKTRONEN * ENERGIE DER ELEKTRONEN IM
LEITUNGSBAND NACH DEM BBOCH-THEOREM * PERIODISCHE GRENZBEDINGUNGEN 189
PROBLEME: 4.2.1. PERIODIZITAETSBEDINGUNG NACH BOBN UND V. KABMAN 195
4.2.2.* NORMIERUNG UND ORTHOGONALITAET DER BLOCH-WELLEN 197 4.2.3.
EINDIMENSIONALES MODELL FUER DIE ANZAHL DER QUANTENZUSTAENDE IN EINEM
ENERGIE- BAND 198 4.2.4. LEITER UND ISOLATOREN 199 4.2.5. EXTREMWERTE
DER ENERGIEFUNKTION 202 4.2.6. EFFEKTIVE MASSE DER ELEKTRONEN IN DEN
VERSCHIEDENEN BANDBEREICHEN . . . . 204 4.2.7. DEFEKTELEKTRONEN 205
4.2.8. ZUSTANDSDICHTE UND DICHTE DER ENERGIENIVEAUS 207 AUFGABEN 209
4.3. LEITFAEHIGKEITSEIGENSCHAFTEN FESTER KOERPER NACH DER
BOLTZMAMT-GLEICHUNG . . 210 EINFUEHRUNG: VERTEILUNGSFUNKTIONEN * DAS
FELDGLIED DER BOLTZMANN-GLEICHUNG * DAS STOSSGLIED DER
BOLTZMANN-GLEICHUNG * LINEARISIERUNG DER BOLTZMANN- GLEICHUNG 210
PROBLEME: 4.3.1. ABWEICHUNG VOM NORMALZUSTAND DER VERTEILUNG DURCH EIN
AEUSSERES ELEKTRISCHES FELD 215 4.3.2. ELEKTRISCHE LEITUNG UNTER DEM
EINFLUSS EINES ELEKTRISCHEN UND EINES TEMPERA- TURFELDES 218 4.3.3.
WAERMESTROM UND ELEKTRISCHER STROM 224 4.3.4. SBEBBOK- UND PELTTEB-EFFEKT
226 4.3.5. TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER ELEKTRISCHEN LEITFAEHIGKEIT FUER T
^ ** . . . . 228 10 INHALTSVERZEICHNIS 4.3.6.* TEMPSRATURABHAENGIGKEIT
DER ELEKTRISCHEN LEITFAEHIGKEIT FUER T ^ T D 233 AUFGABEN 235 4.4.
MESSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER FERMI-FLAECHEN UND DER MITTLEREN FREIEN
WEGLAENGE IN FESTKOERPERN 236 EINFUEHRUNG: FBRMI-FLAECHEN * BEWEGUNG
QUASIFREIER ELEKTRONEN IM MAGNET- FELD * ZYKLOTRONFREQUENZ UND
ZYKLOTRONMASSE 236 PROBLEME: 4.4.1. ELEKTRISCHER WIDERSTAND IM
MAGNETFELD * 1 E 241 4.4.2. ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT IM MAGNETFELD .
244 4.4.3. ZYKLOTRON-RESONANZMESSUNG IM HOCHFREQUENTEN WECHSELFELD 246
4.4.4. DE-HAAS-VAN-ABPHEN-EFFEKT 248 4.4.5. ANOMALER SKINEFFEKT 253
AUFGABEN 255 5. BAENDERTHEORIE REALER KRISTALLE 258 5.1. STATISTIK DER
LADUNGSTRAEGER IN DEN ENERGIEBAENDERN 258 EINFUEHRUNG: HALBLEITER *
STOERSTELLENNIVEAUS * DONATOREN UND AKZEPTOREN * STATISTIK DER
STOERSTELLEN-ELEKTRONEN * KONZENTRATION DER LADUNGSTRAEGER IN DEN
ENERGIEBAENDERN * KONZENTRATION DER ELEKTRONEN UND DEFEKTELEKTRONEN *
FERMI-NIVEAU J * BEWEGLICHKEIT DER LADUNGSTRAEGER * ELEKTRONENFALLEN . .
. 258 PROBLEME: 5.1.1. EIGENLEITUNG .* 269 5.1.2. N-LEITUNG 270 5.1.3.
MASSENWIRKUNGSGESETZ DER QUASITEILCHEN DES HALBLEITERS 273 5.1.4.
GEMISCHTE FREMDLEITUNG 276 5.1.5. EFFEKTIVE MASSE DER ZUSTANDSDICHTE 278
6.1.6. LEICHTE UND SCHWERE LOECHER 280 5.1.7. ENERGIENIVEAUS
WASSERSTOFFAEHNLICHER STOERSTELLEN. 282 AUFGABEN 283 5.2. REKOMBINATION,
DIFFUSION UND DRIFT DER LADUNGSTRAEGER 284 EINFUEHRUNG: GENERATION UND
REKOMBINATION QUASIFREIER LADUNGSTRAEGER * DIFFUSION UND DRIFT *
BILANZGLEICHUNG DER ELEKTRONEN UND DEFEKTELEKTRONEN . 284 PROBLEME:
5.2.1. DIFFUSIONSLAENGE 289 5.2.2. DEBYE-LAENGE 291 5.2.3.
PHOTOLEITFAEHIGKEIT 292 5.2.4. ABKLINGEN EINER STARKEN STOERUNG . 294
5.2.5. REKOMBINATION UEBER ZWISCHENBANDTERME 296 5.2.6. ENTKOPPLUNG DER
REKOMBINATION VON ELEKTRONEN UND DEFEKTELEKTRONEN . . . 300 AUFGABEN 301
5.3. KONTAKT- UND OBERFLAECHENEFFEKTE 303 EINFUEHRUNG: DIFFUSIONSPOTENTIAL
* KONTAKT ZWEIER FESTKOERPER * OBERFLAECHEN- EFFEKTE AN HALBLEITERN 303
PROBLEME: 5.3.1. OBERFLAECHENDONATOREN IN EINEM EIGENHALBLEITER 310
5.3.2. BANDVERBIEGUNG AN DER OBERFLAECHE EINES N-HALBLEITERS 312
INHALTSVERZEICHNIS 11 5.3.3. OBERFLAECHENLEITFAEHIGKEIT 314 5.3.4.
METALL-HALBLEITER-KONTAKT NACH DER DIFFUSIONSTHEORIE 317 5.3.5.
METALL-HALBLEITER-KONTAKT NACH DER DIODENTHEORIE 320 5.3.6. STROMLOSE
PN-DIODE 321 5.3.7. PN-GLEICHRICHTER 323 5.3.8. PNP-TRANSISTOR IN
BASISSCHALTUNG 327 AUFGABEN 330 5.4. STRAHLUNGSEFFEKTE IN IDEALEN UND
REALEN KRISTALLEN 332 EINFUEHRUNG: LUMINESZENZ * FLUORESZENZ *
PHOSPHORESZENZ * FARBE DER KRISTALLE * BILANZGLEICHUNGEN DER
STRAHLUNGSPROZESSE 332 PROBLEME: 5.4.1. WIRKUNGSGRAD UND
UEBERGANGSWAHRSEHEINLICHKEIT 338 5.4.2. PRINZIP DES LASERS 340 5.4.3.
MOTTSCHES EXZITON 342 5.4.4. PHOTOSPANNUNG IM HALBLEITER 344 AUFGABEN
347 LOESUNG DER AUFGABEN 349 TABELLEN 364 1.1.1. GITTERKONSTANTE
WICHTIGER KRISTALLE BEI ZIMMERTEMPERATUR 364 2.1.1. IONISIERUNGSENERGIE
7 M UND ELEKTRONENAFFINITAET E X 366 2.1.2. KUERZESTER ABSTAND,
GITTERENERGIE, KOMPRESSIBILITAET, SCHMELZPUNKT FUER FEST- KOERPER DER
VERSCHIEDENEN BINDUNGSZUSTAENDE 367 2.1.3. MADELUNG-KONSTANTE 366 2.1.4.
PARAMETER VON EDELGASKRISTALLEN 370 2.1.5. ELASTIZITAETSKOEFFIZIENTEN UND
DICHTE KUBISCHER KRISTALLE 368 2.1.6. ELEKTRONENANORDNUNGEN IM
GRUNDZUSTAND 369 2.2.1. DBBYB-TEMPERATUR T^ UND OBERE GRENZE DER
SCHWINGUNGSFREQUENZEN . . . 370 2.2.2. ATOMARE UND THERMISCHE
EIGENSCHAFTEN DER METALLE BEI ZIMMERTEMPERATUR . 371 2.2.3. MITTLERE
SCHALLGESCHWINDIGKEIT BEI ZIMMERTEMPERATUR 372 2.2.4.
GRUENEISEN-PARAMETER * 372 3.1.1. AKTIVIERUNGSENERGIE S S ZUR BILDUNG VON
SCHOTTKY-DEFEKTEN 372 3.1.2. AKTIVIERUNGSENERGIE P ZUR BILDUNG VON
LEERSTELLENPAAREN (SCHOTTKY- DEFEKTEN) IN IONENKRISTALLEN 372 3.1.3.
BILDUNGSENERGIE P FUER METALLIONEN AUF ZWISCHENGITTERPLAETZEN 372 3.1.4.
LEITFAEHIGKEITSKONSTANTE FUER IONENLEITUNG 374 3.1.5. IONENRADIEN 373
3.1.6. BILDUNGSENERGIE B FUER DIE ERZEUGUNG VON F-ZENTREN 373 3.2.1.
STATISCHE DIELEKTRIZITAETSZAHL, OPTISCHE BRECHZAHL IM SICHTBAREN,
CHARAKTERI- STISCHE EIGENFREQUENZ IM INFRAROTEN FUER ALKALI- UND
SILBERHALOGENIDE . . . . 374 3.2.2. BRECHZAHLEN FUER NAF BEI 20C 375
3.2.3. EIGENFREQUENZEN EINIGER ALKALIHALOGENIDE IM INFRAROTEN UND
ULTRAVIOLETTEN . . 375 3.2.4. MESSWERTE UEBER DIE ABSORPTION VON F-ZENTREN
IN ALKALIHALOGENID-KRISTALLEN BEI 20C 376 3.3.1. SPEZIFISCHE
ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT FESTER KOERPER BEI ZIMMERTEMPERATUR . . . 376
3.3.2. FREIHEITSZAHL / (VERHAELTNIS VON ELEKTRONENRUHMASSE UND EFFEKTIVER
MASSE) . . 377 3.3.3. HALL-KONSTANTE BEI ZIMMERTEMPERATUR 377 12
INHALTSVERZEICHNIS 4.1.1. FUNKTIONELLE ABHAENGIGKEIT W = W(K A ) NACH DEM
KRONIG-MODELL FUER KUPFER 378 4.1.2. ATOMFORMFAKTOR F 379 4.2.1.
CHARAKTERISTISCHE GROESSEN NACH DEM BLOCH-THEOREM 379 4.3.1.
TEMPERATURKOEFFIZIENT X DES ELEKTRISCHEN WIDERSTANDES * * +* * = A T
(L * TX AT) 379 4.3.2. ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT IN ABHAENGIGKEIT VON DER
TEMPERATUR 380 4.4.1. FREIE ELEKTRONEN JE ATOM 380 5.1.1. ENERGIELUECKEN
UND DIELEKTRIZITAETSZAHLEN 380 5.1.2. MITTELWERTE DER ENERGIEDIFFERENZEN
ZU STOERSTELLENNIVEAUS BEI ZIMMERTEMPERA- TUR 300 * SOWIE TRANSVERSALE
UND LONGITUDINALE MASSEN 381 5.1.3. EINFLUSS DER PREMDSUBSTANZEN AUF DIE
LAGE DER STOERSTELLENTERME IN SILIZIUM UND GERMANIUM 381 5.1.4. EFFEKTIVE
MASSE DER ZUSTANDSDICHTE UND BEWEGLICHKEIT 381 6. PHYSIKALISCHE
KONSTANTEN 382 7. BEZEICHNUNG DER WICHTIGSTEN GROESSEN 382 LITERATUR- UND
QUELLENVERZEICHNIS 384 SACHWORTVERZEICHNIS 386 * HINTER DER NUMMER EINES
PROBLEMS ODER EINER AUFGABE WEIST AUF BESONDEREN SCHWIERIGKEITS- GRAD
HIN.
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