Freie Elektronen in Festkörpern

1. Einleitung.- 2. Gegenüberstellung Isolator, Halbleiter, Metall.- 2.1 Isolator - Halbleiter - Metall.- 2.2 Das Konzept der effektiven Massen und der Löcherleitung.- 2.3 Die Dichte der Elektronenzustände und ihre Besetzung.- 2.4 Quantitativer Vergleich Halbleiter/Metall.- Aufgaben.- 3. Die Polarisierbarkeit des Einzelatoms und die Entstehung freier Elektronen bei der Kondensation zum Festkörper.- 3.1 Die atomare Polarisierbarkeit.- 3.2 Das Thomson-Model 1 des Atoms.- 3.3 Die dynamische Polarisierbarkeit.- 3.4 Die Polarisierbarkeit kondensierter Materie.- 3.5 Selbstpolarisation und elektronische Eigenschaften.- 3.6 Der Valenzelektronenbeitrag zur elektrischen Suszeptibilität.- Aufgaben.- 4. Das Drude-Lorentz-Modell.- 4.1 Die auf ein Elektron einwirkenden Kräfte.- 4.2 Impuls- und Energie-Relaxation.- 5. Die Gleichstromleitfähigkeit, B = 0.- 5.1 Die Strombegrenzung durch Stöße.- 5.2 Das Ohmsche Gesetz.- 5.3 Die Stoßzeit ? und die kinetische Energie der Elektronen.- 5.4 Energiedissipation und Joulesche Wärme.- 5.5 Heiße Elektronen.- 5.6 Abweichungen vom Ohmschen Gesetz.- Aufgaben.- 6. Die charakteristische Stoßzeit.- 6.1 Die Streuung von Wellen in Kristallen.- 6.2 Streuquerschnitt und freie Weglänge.- 6.3 Streuung an neutralen Störstellen.- 6.4 Streuung an Phononen.- 6.5 Streuung an geladenen Störstellen.- 6.6 Streuung heißer Elektronen.- 6.7 Überlagerung von Streuprozessen.- 6.8 Überlagerung der Beiträge verschiedener Ladungsträgersorten.- Aufgaben.- 7. Die Gleichstromleitfähigkeit im Magnetfeld.- 7.1 Die Zyklotronbewegung.- 7.2 Das freie Elektron in statischen, gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern.- 7.3 Der Hall-Effekt.- 7.4 Die magnetische Widerstandsänderung.- Aufgaben.- 8. Ströme und Felder infolge Temperatur- undKonzentrationsgradienten.- 8.1 Die freie Weglänge in Temperatur- und Konzentrationsgradienten.- 8.2 Thermoelektrische Effekte.- 8.3 Thermomagnetische Effekte, der Nernst-Effekt.- 8.4 Diffusionsströme.- Aufgaben.- 9. Die dynamische Leitfähigkeit.- 9.1 Freie Elektronen im elektrischen Wechselfeld.- 9.2 Die dielektrische Funktion leitender Kristalle.- 9.3 Die Plasmaresonanz.- 9.4 Die Abschirmung von Coulomb-Feldern.- Aufgaben.- 10. Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in kondensierter Materie.- 10.1 Fernwirkung und Maxwell-Gleichungen, Polaritonen.- 10.2 Die Wellengleichung für elektromagnetische Felder.- 10.3 Longitudinale Wellen.- 10.4 Transversale Wellen.- 10.5 Der komplexe Brechungsindex.- 11. Optische Eigenschaften von Leitern.- 11.1 Allgemeines optisches Verhalten eines Halbleiters.- 11.2 Die Plasmakante.- 11.3 Der Hagen-Rubens-Bereich.- 11.4 Die Drude-Leitungsabsorption.- 11.5 Leitungsabsorption und dynamische Leitfähigkeit bei verschiedenen Streuprozessen.- 11.6 Der Skin-Effekt.- Aufgaben.- 12. Magnetooptische Eigenschaften von Leitern.- 12.1 Der dynamische Magnetoleitfähigkeitstensor.- 12.2 Die dielektrische Funktion leitender Kristalle im Magnetfeld.- 12.3 Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen bei Anwesenheit eines statischen Magnetfeldes.- 12.4 Zyklotronresonanz-Effekte.- 12.5 Modellbeispiele magnetooptischer Spektren.- 12.6 Der Faraday-Effekt.- 12.7 Der Voigt-Effekt.- 12.8 Helicon-Wellen.- 12.9 Magnetoplasma-Effekte, Alfvén-Wellen.- Aufgaben.- 13. Elektron-Phonon-Kopplung.- 13.1 Langwellige Gitterschwingungen.- 13.2 Die optischen Phononen.- 13.3 Phonon-Polaritonen.- 13.4 Plasmon-Phonon-Polaritonen.- Aufgaben.- Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in kondensierter Materie.- A.1 Maxwell-Gleichungen und Ausbreitung elektromagnetischer Wellen.- A.2Beispiele für E-Wellen.- A.2.1 Welle in z-Richtung im isotropen Medium.- A.2.2 Beispiel für anisotropes Medium.- A.3 Die magnetischen Wellenfelder.- A.4 Die Randbedingungen für elektromagnetische Wellenfelder an der Grenzfläche zwischen zwei Halbräumen.- A.5 Das Reflexionsvermögen des Halbraumes.- A.5.1 Verschwindende Reflexion.- A.5.2 Totalreflexion.- A.5.3 Eindringtiefe der elektromagnetischen Welle.- A.5.4 Die Reflexion am unmagnetischen Halbraum.- A.6 Das optische Verhalten einer planparallelen Platte.- A.7 Die Ausbreitung polarisierter Wellen in anisotropen Medien.- A.8 Energie- und Leistungsdichte des elektromagnetischen Wellenfeldes.- A.8.1 Der Poynting-Vektor.- A.8.2 Der Poynting-Vektor einer ebenen, elektromagnetischen Welle.- A.8.3 Das Intensitätsreflexionsvermögen.- A.8.4 Die Absorptionskonstante.- A.9 Reflexions- und Transmissionsvermögen einer planparallelen Platte.- A.9.1 Die planparallele Platte im Vakuum.- A.9.2 Die dünne, planparallele Schicht.- A.9.3 Die dünne Schicht bei starker elektrischer Wechselwirkung.- A.10 Die stehende Welle vor einem Halbraum.- Aufgaben.- Literatur.- Symbol Verzeichnis.