PTI05000 – Quantum Physics

Module
Quantum Physics
Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
Module number
PTI05000
Version: 1
Faculty
Physikalische Technik / Informatik
Level
Master
Duration
1 Semester
Semester
Winter semester
Module supervisor

Prof. Dr. Daniel Schondelmaier
Daniel.Schondelmaier(at)fh-zwickau.de

Lecturer(s)

Prof. Dr. Ullrich Reinhold
Ullrich.Reinhold(at)fh-zwickau.de
Lecturer in: "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Prof. Dr. Daniel Schondelmaier
Daniel.Schondelmaier(at)fh-zwickau.de
Lecturer in: "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Course language(s)

German
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

ECTS credits

6.00 credits

Workload

180 hours

Courses

4.00 SCH (2.00 SCH Internship | 2.00 SCH Lecture with integrated exercise / seminar-lecture)

Self-study time

120.00 hours
30.00 hours Übungsaufgaben - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
60.00 hours Vorbereitung Praktikum - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
30.00 hours Self-study - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie

Pre-examination(s)

Praktikumstestat
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Examination(s)

schriftliche Prüfungsleistung
Module examination | Examination time: 120 min | Weighting: 100%
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Media type
No information
Instruction content/structure

- Materiewellen (Welle-Teilchen-Dualismus mit experimentellen Beispielen, Heisenbergsche Un-schärferelation, Eigenschaften von Materiewellen, Wellenpakete, Normierungsbedingung), - Schrödinger-Gleichung (Formalismus, Eigenwerte, Eigenfunktionen, Potentialtopf, harmonischer Oszil-lator, Tunnelvorgänge an Potentialbarrieren, Wellenmechanische Beschreibung des Wasserstoff-atoms, allgemeine Quantisierungsbedingung, Orbitalformen), - Näherungen von Potentialverläufen, Wellenmechanik und Molekülbindung (Kovalente Bindung, Hybridisierung), - Wellenfunktionen im Fest-körper (Reziprokes Gitter, Brillouinsche Zone, Allgemeine Beugungsbedingung) - Elektronenwellen im Festkörpergitter (Näherung für quasifreie Elektronen, Näherung für „stark gebundene“ Elektronen, Fermi-Dirac-Verteilung, Zustandsdichte, Fermikugel), Quantum-Size-Effekte (Quantendrähte, Quan-tendots, Quanten-Hall-Effekt, Elektromigration), Leitungsvorgänge in Nanodielektrika - Praktikum

Qualification objectives

Die Quantenphysik fördert mehr als jedes andere Gebiet der Physik das abstrakte Denken und die Fähigkeit traditionelle Betrachtungsweisen in Frage zu stellen. Durch die Vernetzung von Theoreti-scher Physik und Mathematik werden das fachliche und fachübergreifende Wissen vertieft und erwei-terte methodische und analytische Ansätze vermittelt. Damit wird die Fähigkeit ausgebildet, komplizier-te Problemstellungen durch verschiedene mathematische und physikalische Methoden zu beschreiben und unterschiedliche Lösungsansätze zu testen. Die Diskussion des Wahrscheinlichkeitscharakters der Quantenphysik, physikalischer Paradoxa wie des Welle-Teilchen-Dualismus und die Lösung einer Vielzahl von Übungsaufgaben sollen das analytische Denkvermögen und die kritische Ergebnisbewer-tung entwickeln. Damit sollen theoretisch interessierte Studenten für eine Forschungstätigkeit motiviert werden. Die Analyse historisch wichtiger Entwicklungsabschnitte der modernen Physik und die Vorbildwirkung der dabei agierenden Persönlichkeiten fördern die Sozialkompetenz und ganzheitliche gesellschaftli-cher Sicht. Damit werden die Studenten auf die Übernahme von Führungsverantwortung vorbereitet. Ergebnisse der Quantenphysik findet immer rascher ihre Anwendung in Hochtechnologieprodukten und –verfahren. Damit wird deren langfristige Wettbewerbsfähigkeit gesichert. Die zukünftig interes-sante Applikationsfelder sind für den anwendungsorientiert ausgerichteten Hochschulabsolventen interessant.

Special admission requirements

keine

Recommended prerequisites

- Kenntnisse in “Atom- und Molekülphysik”, - Grundlagen in Festkörperphysik (siehe Intranet: y/Lehre/PhystechnikMikrotechnologie/Hochschullehrer/G.Krautheim/Festkörper), - Kenntnisse im Lösen von Differentialgleichungen

Continuation options
No information
Literature

- Mayer-Kuckuck, T., Atomphysik, ISBN3-519-43016-9, Teubner Verlagsgesellschaft - Kittel, C.: "Introduction to Solid State Physics", ISBN 3-486-22018-7, Oldenburg Verlag

Notes
No information