Nanophysics (NP I)
Nanophysics (WiSe)
Dozent: Prof. Dr. Johann Peter Reithmaier
Die Vorlesung umfasst 3 SWSt. Die Vorlesung ist gedacht für Studenten der Nanostrukturwissenschaften ab dem 7. Semester (Pflichtfach) und Physik Diplom ab dem 5. Semester (Physiklisches Wahlfach). Grundkenntnisse in der Experimentalphysik, Festkörperphysik und Quantenmechanik sind Voraussetzung und werden nur kurz rekapituliert.
Der erste Teil (im WS) der zweiteiligen Vorlesungsreihe vermittelt die Grundlagen zu Nanostrukturen aus physikalischer Sicht. Dabei wird eingegangen auf die dimensionsabhängigen physikalischen Eigenschaften von Festkörpern und den dominierenden Einfluß quantenmechanischer Prinzipien zur Beschreibung der Phänomene. Zusätzlich werden Herstellungs- und Charakterisierungsverfahren von Nanostrukturen diskutiert. Der zweite Teil (im SS) beschäftigt sich mit Anwendungsbeispielen von nanostrukturierten Materialien in der Nanomechanik, Nanoelektronik, Optoelektronik und Nanophotonik.
Inhaltsangabe:
- Überblick
- Einführung
- Grundlegende Überlegungen + Abgrenzung zu Atomphysik und Kontinuumsphysik
- Überblick über Herstellungsmethoden (top-down, bottom-up, etc.)
- Überblick über Charakterisierungsmethoden
- Überblick über Anwendungsmöglichkeiten
- Physikalische Grundlagen (Kurzwiederholung)
- Mechanik und Thermodynamik
- Elektrodynamik
- Quantenmechanik
- Atom- und Molekülphysik
- Festkörperphysik
- Mechanische und thermische Eigenschaften nanostrukturierter Materialien
- Mechanische Eigenschaften von Nanostrukturen
- Thermische Eigenschaften von Nanopartikeln und Molekülclustern
- Elektronische und magnetische Eigenschaften nanostrukturierter Festkörper
- Theorie niedrigdimensionaler elektronischer Systeme (Quantenfilme, -drähte, punkte)
- Elektronentransport in nanostrukturierten Halbleitern (Tunneleffekt, Coulombblockade, etc.)
- Eigenschaften von nanostrukturierten magnetischen Materialien und Partikel
- Optische Eigenschaften von nanostrukturierten Festkörpern
- Wechselwirkung nanostrukturierter Halbleiter mit elektromagnetischer Strahlung
- Nanostrukturierte photonische Systeme (Photonische Kristalle, Mikrokavitäten, etc.)
- Quantenpunktstrukturen in optischen Resonatoren
- Nanostrukturierungsverfahren
- Top-down Methoden (Lithographie, Nanostempel, AFM, etc.)
- Bottom-up Methoden (Selbstorganisiertes Wachstum, Sol-Gel, chemische Verfahren)
- Charakterisierungsmethoden für Nanostrukturen
- Elektronenraster- und transmissionsmikroskopie
- Rastersondenverfahren (AFM, STM, magnet. AFM, SNOM, etc.)
- Analytische Verfahren (XRD, EBID, FIB, SIMS, etc.)
- Ausblick auf Sommersemester:
- Nanostrukturen aus physikalischer Sicht II (Anwendungen)
- Einführung in Anwendungen von Nanostrukturen
- Nanopartikel und Molekülcluster
- Nanomechanik
- Nanoelektronik
- Molekulare Elektronik
- Nanostrukturen in der Optoelektronik
- Nanophotonik
Ausblick auf Sommersemester (Kapitel 9.-15).
Nanostrukturen aus physikalischer Sicht II (Anwendungen)
Termine zur Vorlesung / Übung
Die erste Vorlesung findet am Montag, den 21.10.2024 statt.
Montag, 15.15 - 17.00 Uhr in Raum 1252
Donnerstag, 12.15 - 13.00 Uhr in Raum 1102
Die Vorlesung am Montag, den 28.10.2024 entfällt!
Übung:
Die erste Übung findet am Freitag, den 01.11.2024 statt.
Freitag, 13.00 - 14.00 Uhr in Raum 1252
Unterlagen zur Vorlesung und Übung sind im Moodle-Kurs NP I zu finden (Zugangscode wird in der 1. Vorlesung bekanntgegeben).
Termine zur Prüfung (mündlich)
Prüfungstermin WiSe 2023/2024:
Dienstag, den 09.04.2024 ab 9.00 Uhr
Mittwoch, den 10.04.2024 ab 9.00 Uhr
Pro Zeitblock stehen jedem Studierenden 60 min. für die mündliche Prüfung zur Verfügung.
Bitte melden Sie sich persönlich oder per E-mail für die Prüfung im Sekretariat der Technischen Physik an. Bitte vergessen Sie die Anmeldung im HISPOS nicht.
Anmeldeschluss: 11. und 12.04.2024