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Vorlesung von Dr.rer.nat.habil.Marcus Kasner im Wintersemester 2010/11
Starke Magnetfelder in der Festkörperphysik
Vorlesung: Freitag, 8:30-10:00 Uhr
Übungen sind nicht vorgesehen
Ort: Raum Physik - Phys 02.114, Theoretische Physik
Beginn: Freitag, 22. Oktober 2010, 8:30 Uhr
15 Veranstaltungen
Unter dem Einfluß eines Magnetfeldes kommt es zu wesentlichen Änderungen der Eigenschaften von Festkörpern im Vergleich zum magnetfeldfreien Fall. Dies äußert sich besonders deutlich in den Transporteigenschaften wie im Magnetowiderstand und im Hallwiderstand, aber auch in der magnetischen Suszeptibilität. Auf der anderen Seite eröffnen diese Experimente die Möglichkeit, Einsichten in die elektronische Struktur von Festkörpern, insbesondere in die Form der Fermifläche zu gewinnen.
In der Vorlesung behandeln wir auf der Basis der quantenmechanischen und semiklassischen Behandlung vor allen Dingen das interessante Gebiet starker Magnetfelder, das mit einer Vielzahl überraschender Entdeckungen in den letzten Jahren verbunden ist. Dazu gehören sowohl der ganzzahlige (IQHE) und gebrochenzahlige (FQHE) Halleffekt als auch der anomale Quanten-Hall-Effekt in Graphen (Physik-Nobelpreis 2010). Des weiteren studieren wir den Einfluß von Unordnung und elektronischer Wechselwirkung auf das Spektrum und deren Auswirkungen auf physikalisch beobachtbare Größen.
Themen:
- Die Quantenmechanik freier Elektronen im Kontinuum und im Gitter
- Experiment und Theorie des Magnetotransports in klassischer Behandlung
- Oszillierende Eigenschaften freier Elektronen im Festkörper: Schubnikow-de Haas-Effekt, der de Haas-van Alphen-Effekt und die Bestimmung der Fermifläche
- Der Einfluß von Unordnung im starken Magnetfeld in zwei Dimensionen
- Transport im starken Magnetfeld: die beiden Quanten-Hall-Effekte
- Die Rolle der elektronischen Wechselwirkung im Fall kleiner und großer Elektronendichte
- Der anomale Quanten-Hall-Effekt in Graphen
Literatur:
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D. Shoenberg, Magnetic oscillation in metals, Cambridge Univ.Press, 1984.
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D. Das Sarma und A. Pinczuk (eds.), Perspectives in quantum Hall effects: Novel quantum liquids in low-dimensional seminconductor structures, Wiley, 1997.
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T. Chakraborty, P. Pietiläinen, The fractional quantum Hall effect, Springer, 1995.
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Originalarbeiten.
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