Pr¨ufungsart: Physik, Teil A Pr¨ufungssession: Herbst 2005 Fach: Festk¨orperphysik I DozentIn: Prof. Dr. K. Ensslin

Pr¨ ufungsart: Physik, Teil A Pr¨ ufungssession: Herbst 2005 Fach: Festk¨ orperphysik I DozentIn: Prof. Dr. K. Ensslin

Beginne mit Vortrag ¨ uber Dispersionsfunktion; 1-atomige Kette; Ansatz ebener Wellen...

I: ...N¨ aherung harmonisches Potential E: Was f¨ ur ein Pot. ist das?

I: Kraft auf ein Atom wenn anderes bewegt wird. (Dann weiter mit Graph ω(q);

2-atomiger Kette; zur¨ uckfalten; opt. und akust. Ast.)

E: Wieso diese Bezeichnungen? Welche Art von Wellen an den Zonenr¨ andern?

Welches Experiment um Dispersionsrelation zu messen?

I: Am besten Neutronenstreuung, weil passende Energien.

E: Welche?

I: E n ≈ 25meV ; E phononen = 0 − 100meV .

E: Woher kriegt man solche Energien bei Neutronen?

I: Reaktor

E: Das sind aber andere Energien; was macht man um ≈ 25meV zu kriegen?

I: ? Abbremsen in Material.

E: Durch Bragg-refl. an bekanntem Gitter kann man gewisse Energien heraus- filtern. Zeichen Sie Streuexperiment auf. Was sieht man auf dem Schirm?

I: Verschiedene Punkte und wenn man die entlang einer Richtung hoher Sym- metrie aufzeichnet erh¨ alt man Graph I(θ).

E: Gilt das f¨ ur elastische oder inelastische Streuung? Was kennzeichnet inelas- tische Streuung?

I: Bei inelast. Str. ist Energie des einfallenden Strahls 6= Energie des ausfallen- den.

E: Wie sieht man denn diese Energie in I(θ)?

I: Die Amplitude ver¨ andert sich im vgl. zu elast. Str.

E: (Schlussendlich kam raus, dass man Versuch so aufbaut, dass man an den jeweiligen Pkt auf dem Schirm die Energien misst, indem man den ausfallenden Strahl an einem weiteren Kristall mit bekannter Struktur elastisch streut und so die Energie berechnet.) Wie siehts aus mit W¨ armekapazit¨ at der Phononen?

I: c V (T ) → T ³ f¨ ur kl. Temp.; c V (T ) → const. f¨ ur grosse Temp. (zeichne Graph auf)

E: Welchen Wert der Konstante, warum?

I: 3rN k B , da alle Phononen aus Grundzust. angeregt.

E: Aber dann w¨ urde es ja immer weiter steigen.

I: Nur bis Debye Frequ.; definiert als Frequ. bei der alle m¨ oglichen Phononen angeregt sind.

E: Welche anderen Modelle?

I: Einstein; ω _E ; Phononen schon angeregt → c _V ≈ exp bei T klein.

E: Welches Modell stimmt besser mit Experimenten?

I: Debye besser, besonders bei kl. Temp.

E: c V f¨ ur e ⁻ ?

I: ≈ T . Da nur Bruchteil ≈ ^4k _E

^T

F

beitr¨ agt und diese e ⁻ ≈ k B T Energie tragen

→ U = ...

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E: Ok, ich glaubs ihnen. N¨ achstes Thema: HL; zeichnen sie n-dot. HL auf.

I: Zeichne mit E _F zwischen E _L , E _D . E: Kann E F auch in E L liegen?

I: Ja wenn sehr stark dotiert; entartung (wie metall).

E: Auch bei T = 0?

I: (Ich glaube die Antwort war ja, weil Orbitale der St¨ orstellen ¨ uberlappen) E: Zeichnen sie p-n Uebergang bei T = 0.

I: Zeichne wieder mit E F zwischen E L , E D . Und erkl¨ are chem. Potential, Raum- ladungszone etc.

E: E F abh¨ angig von was?

I: Von Temp. und Dotierung.

E: Auch bei T = 0 im nichtentarteten Fall?

I: ? (Schlussendlich: Bei Nichtentartung nur abh. von T.?) E: Was ist Breite von Raumladungszone?

I: ≈ 30Aengstr¨ om.

E: Bei jedem HL-Material?

I: Nein (schlussendlich: ¨ uber poisson gl. abh. von Makropot. dieses ist abh. von Ort der E F . Wenn E F zwischen E L , E D und E g ≈ 1eV dann ist V D ≈ 1eV → Breite ρ(x))

E: Gleichrichtung; Zeichnen sie I-U Kennlinie.

I: Zeichne und erkl¨ are Durchlassricht., Sperricht., schreibe Formel auf.

E: Wie kann man I(U ) in Gebiet der Sperricht. kleiner machen?

I: Erzeugungsstrom: thermisch ¨ uber E g angeregt → T & oder Eg %.

E: W¨ urden sie Si oder Ge nehmen?

I: Si da E g ≈ 1eV .

E: letztes Thema: Pauli Paramagnetismus.

I: zeichne Zeemann-Aufspaltung → Energie (D(E)) f¨ ur parallel und antiparallel;

Erkl¨ arung Energieabs./-erh¨ ohung.

E: Quantitative Formel f¨ ur Energie eines Spins?

I: ? Sagte irgendwas mit parallel zu B-Feld oder nicht. Dann ist die Zeit um, und wir h¨ oren ohne Antwort auf.

Note: 5 ¹ ₂

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