PTI05000 – Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie

Modul
Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
Quantum Physics
Modulnummer
PTI05000
Version: 1
Fakultät
Physikalische Technik / Informatik
Niveau
Master
Dauer
1 Semester
Turnus
Wintersemester
Modulverantwortliche/-r

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

Dozent/-in(nen)

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

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

Lehrsprache(n)

Deutsch
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

ECTS-Credits

6.00 Credits

Workload

180 Stunden

Lehrveranstaltungen

4.00 SWS (2.00 SWS Praktikum | 2.00 SWS Vorlesung mit integr. Übung / seminaristische Vorlesung)

Selbststudienzeit

120.00 Stunden
30.00 Stunden Übungsaufgaben - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
60.00 Stunden Vorbereitung Praktikum - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie
30.00 Stunden Selbststudium - Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie

Prüfungsvorleistung(en)

Praktikumstestat
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Prüfungsleistung(en)

schriftliche Prüfungsleistung -
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 120 min | Wichtung: 100%
in "Quantenphysikalische Grundlagen der Nanotechnologie"

Medienform
Keine Angabe
Lehrinhalte/Gliederung

- 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

Qualifikationsziele

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.

Sozial- und Selbstkompetenzen
Keine Angabe
Besondere Zulassungsvoraussetzung

keine

Empfohlene Voraussetzungen

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

Fortsetzungsmöglichkeiten
Keine Angabe
Literatur

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

Hinweise
Keine Angabe