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Hyperscript

MaWi für ET&IT

© H. Föll

Inhaltsverzeichnis

"Rückgrat"

Hyperscripts of AMAT:
Allgemeine Information

Inhaltsmatrix

Index

1. Einleitung

1.1 Grundlagen der Materialwissenschaft    
{short description of image} Was ist Materialwissenschaft?   Geschichte, Paradigmen, Beispiele.
{short description of image} Fokus auf Kristalle.   Gase Þ Kristalle, 1. Def. Kristall
{short description of image} Grundlagen und Praxis der Materialwissenschaft.   Atome Þ Quantentheorie.
Kristall=viele Atome Þ (stat.) Thermodynamik
Eigenschaften, Empirie, Systeme, Machen, Geld, ... Þ Ingenieurwissenschaft.
1.2 Materialwissenschaft und ET&IT  
{short description of image} MaWi und ET&IT Produkte.   Materialwissenschaftliche Produkte der letzten 30 Jahre
Jet, PC, Handy; Solarzelle, Akku, CD, DVD, Laser, Laptop,...
MaWi Produkte der nächsten 30 Jahre????
{short description of image} Was wir lernen wollen.   Optik ist MaWi!
Halbleiterelektonik ist Thermodynamik!
pn-Übergang: Solarzelle, Transistoren im Detail
Grenzen der Solarzellen
{short description of image} Wie wir lernen wollen.  
         

2. Bindungen und einige Eigenschaften der Festkörpe

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2.1 Bindungspotentiale und erste Eigenschaften    
{short description of image} Bindungspotentiale von Molekülen und Kristallen   Begruiff des Potentials; Coulombkraft als Beispiel, Potential und Kraft, Verallgemeinerung vom Molekül zum Kristall, Madelungkonstante, Ionisationsenergie und Elektroneaffinität, allgemeine Potentialformel.
{short description of image} Federn und der Elastizitätsmodul   Federn, Zugversuch und E-Modul. Atomar Betrachtung; E-Modul aus Potential. Faustformel und Bedeutng.
{short description of image} Temperatur und weitere Eigenschaften   Thermische Energie, Schwingungen. Amplitude, Frequenz und thermische Ausdehnung. Max. Bruchspannung und -dehnung, Probleme damit.
{short description of image} Vom Bindungspotential zum Kristall   Ungerichtet=dichteste Packung; aber Größe?. Ungleiche Ladungen. Gerichtete (kovalente) Bindungen bestimmt Struktur. Verallgemeinerung auf komplexe Basis, Moleküle.
Folgerungen für freie oder gebundene Elektronem, Erste Konsequenzen; auch Optik.
2.2 Bindungstypen und Eigenschaften  
{short description of image} Ionenbindung   Ionenbindung . Ungerichtet Þ dichte Packung, Isolatoren, stark und durchsichtig. 2. Black Box Betrachtung Welle rein - Welle raus. Gute DK.
Kovalente Bindung. QT erforderlich. Gerichtet Þkomplexe Kristallstruktur.
Isolator oder Halbleiter 1. BB Betrachtung Welle rein - Welle raus; schwieriger
Metallbindung. unanschaulich aber freie Elektronen. Ungerichtet Þ dichte Packung, Elektr, Leiter.
Sekundärbindungen. Wichtiug für Bio! Beispiel Dipol- Dipol WW
{short description of image} Kovalente Bindung    
{short description of image} Metallbindung    
{short description of image} Sekundäre Bindung und Verallgemeinerung    
2.3 Essenz der Quantentheorie    
{short description of image} Bindungspotentiale für Elektronen und Folgerungen   Von Analogie zu Ionen zu Besonderheiten QT. Diskrete Niveaus, Zustand und Energie. Überlagerung Potentialtöpfe zum Festkörper.
Aufspaltung; Bänder. Besetzungsproblematik. Pauliprinzip.
{short description of image} Wellenfunktion, Schrödingergleichung   Input parameter, Struktur Output. Messbare Paramter and Wahrscheinlichkeiten
Beispiel Wassestoffatom.
{short description of image} Zustände, Wellen, Energie und Impuls    
2.3 Ergänzende Quantentheorie    
{short description of image} Sprung zu MaWi I  
         

3. Idealer Kristall

2.1 Bindungen im Kristall und Symmetrien
{short description of image} Dichteste Kugelpackung   Symmetrien, Folgerungen
2.2 Kristalltypen, Konventionen  
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2.3 Wichtige Gitter und Kristalle    
{short description of image}    
         

4. Realer Kristall und defektbedingte Eigenschafte

4.1 Was sind Kristalldefekte?
{short description of image} Atomare Defekte, thermodyanmisches Gleichgewicht und Diffusion  
{short description of image} Versetzungen und plastische Verformung   Enstehung, Mechansimsn
{short description of image} Flächen-und Volumendefekte    
{short description of image} Defektentstehung und Beziehungen zwischen Defekten  
4.3 Diffusion    
{short description of image}    
4.3 Plastische Verformung    
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4.4 Sonstige defektbedingte Eigenschaften    
{short description of image}    

5. Grundzüge von Thermodynamik und Kinetik

5.1 Temperatur, Energie und Entropie 1. Hauptsatz der Thermodynamik. Gleichverteilungssatz, Gleichgewichte.
{short description of image} System oder Ensemble, 1. Hauptsatz  
{short description of image} Entropie, S=klnw, 2. Haupsatz, Leerstellenbeispüiel    
5.2 Freie Energie und Minimierungsprinzip  
{short description of image} Freie Energie; Minimierungsprinzip, Beispiel Schmelzen    
{short description of image} Beispiel Leerstellenkonzentration    
5.3 Zustandsdichten und Verteilungsfunktionen    
{short description of image} Boltzmannverteilung  
{short description of image} Fermiverteilung; Eigenschaften    
5.4 Weiter Beispiele    
{short description of image} Phasendiagramme, Ausscheidungen, Gummielastizität.    
         

6. Dielektrika und Optik

6.1 Spannung, Feldstärke, Strom und Stromdichte
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6.2 Materie im elektr. Feld; Polarisierung und Dielektrizitätskonstante   Black Box Betrachtung
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6.3 Durchbruch und Alterung    
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6.4 Frequenzgang und Verluste    
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6.5 Spezielle Dielektrika    
{short description of image}    
6.6 Dielektrika und Optik    
     

7. Magnetische Materialien

7.1 Magnetische Dipole und Arten des Magnetismus
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7.2 Ferromagnetika; Hysterese  
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7.3 Anwendungen und Materialaspekte    
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8. Elektronen in Kristallen

8.1 Klassische Betrachtung und Ohmsches Gesetz
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8.2 Quantenmechanische Betrachtung   Das freie Elektronengas, Besetzungswahrscheinlichkeit und Fermi-Statistik
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8.3    
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9. Beugung von Elektronen in Kristallen und Bandstruktur

9.1 Beugung von Wellen in Kristallen
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9.2 Erweiterung des Modells der freien Elektronen durch das periodische Gitterpotential   Nur angedeutet
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9.3 Banddiagramme    
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9.4 Generation, Rekombination und Wechselwirkung mit Licht   Rein "mechanisch"
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9.4 Band-Band Übergänge    
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10. Halbleiter

10.1 Eigenleitfähigkeit
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10.2 Dotierung  
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10.2 Lebensdauer udn Diffusionslänge    
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10.4 Vom idealen zum realen Halbleiter    
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11. Halbleiterkontakte und Bauelemente

11.1 Bandverbiegung und Raumladungszone
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11.2 pn-Übergang  
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11.3 Halbleiter-Metallkontakt    
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11.4 Einfache Bauelemente    
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