Nanostrukturen I

Nanostrukturen aus physikalischer Sicht I (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:

  1. Überblick
  2. Einführung
    • Grundlegende Überlegungen + Abgrenzung zu Atomphysik und Kontinuumsphysik
    • Überblick über Herstellungsmethoden (top-down, bottom-up, etc.)
    • Überblick über Charakterisierungsmethoden
    • Überblick über Anwendungsmöglichkeiten
  3. Physikalische Grundlagen (Kurzwiederholung)
    • Mechanik und Thermodynamik
    • Elektrodynamik
    • Quantenmechanik
    • Atom- und Molekülphysik
    • Festkörperphysik
  4. Mechanische und thermische Eigenschaften nanostrukturierter Materialien
    • Mechanische Eigenschaften von Nanostrukturen
    • Thermische Eigenschaften von Nanopartikeln und Molekülclustern
  5. 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
  6. Optische Eigenschaften von nanostrukturierten Festkörpern
    • Wechselwirkung nanostrukturierter Halbleiter mit elektromagnetischer Strahlung
    • Nanostrukturierte photonische Systeme (Photonische Kristalle, Mikrokavitäten, etc.)
    • Quantenpunktstrukturen in optischen Resonatoren
  7. Nanostrukturierungsverfahren
    • Top-down Methoden (Lithographie, Nanostempel, AFM, etc.)
    • Bottom-up Methoden (Selbstorganisiertes Wachstum, Sol-Gel, chemische Verfahren)
  8. 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)
  9. Einführung in Anwendungen von Nanostrukturen
  10. Nanopartikel und Molekülcluster
  11. Nanomechanik
  12. Nanoelektronik
  13. Molekulare Elektronik
  14. Nanostrukturen in der Optoelektronik
  15. Nanophotonik

Ausblick auf Sommersemester (Kapitel 9.-15).
Nanostrukturen aus physikalischer Sicht II (Anwendungen)

Termine zur Vorlesung

Vorlesungstermine WiSe 2022/2023

Die erste Vorlesung findet am Montag, den 24.10.2022 statt.

Montag, 15.15 - 17.00 Uhr in Raum 1252


Donnerstag, 12.15 - 13.00 Uhr in Raum 1102

Termine zur Prüfung (mündlich) für das WiSe 2021/2022

Prüfungstermin WiSe 2021/2022 (mündlich):


Dienstag, den 08.11.2022 ab 14.30 Uhr

 

Pro Zeitblock stehen jedem Studierenden 60 min. für die mündliche Prfung zur Verfügung.

 

Bitte melden Sie sich persönlich oder per E-mail für die Prüfung an. Eine Liste dazu liegt im Sekretariat der Technischen Physik aus.

 

Anmeldeschluss: 07.11.2022

 


Gesamtnotenliste