Module Handbook

  • Dynamischer Default-Fachbereich geändert auf PHY

Notes on the module handbook of the department Physics

Die hier dargestellten Studiengang-, Modul- und Kursdaten des Fachbereichs Physik [PHY] befinden sich noch in Entwicklung und sind nicht offiziell.

Die offiziellen Modulhandbücher finden Sie unter https://www.physik.uni-kl.de/studium/modulhandbuecher/ .

Module PHY-V-1-M-7

Vertiefungsmodul Festkörperphysik und Materialwissenschaften (M, 19.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
PHY-V-1-M-7 Vertiefungsmodul Festkörperphysik und Materialwissenschaften 19.0 CP (570 h)

Basedata

CP, Effort 19.0 CP = 570 h
Position of the semester 2 Sem. from WiSe/SuSe
Level [7] Master (Advanced)
Language [DE/EN] German or English as required
Module Manager
Lecturers
Lecturers of the department Physics
Area of study [PHY-PHY] Physics
Reference course of study [PHY-88.128-SG] M.Sc. Physics
Livecycle-State [NORM] Active

Notice

Die Prüfung ist über Vorlesungen im Umfang von mindestens 8 SWS aus folgendem Lehrveranstaltungsangebot abzulegen.

Die Lehrveranstaltungen finden teilweise in unregelmäßigem Turnus statt. Eine aktuelle Übersicht zum Lehrveranstaltungsangebot findet sich im Campus-Management-System der TU Kaiserslautern (https://www.kis.uni-kl.de).

Courses

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part
Choice in
Course-Pool
Presence-Time /
Self-Study
SL SL is
required for exa.
PL CP Sem.
4V PHY-WPFTP-116-K-7
Solid State Theory I+II
WP 56 h 184 h - - PL1 8.0 irreg.
4V PHY-WPFTP-036-K-7
Advanced Quantum Mechanics I+II
WP 56 h 184 h - - PL1 8.0 irreg.
4V PHY-WPFTP-175-K-7
Quantum Field Theory I+II
WP 56 h 184 h - - PL1 8.0 irreg.
2V PHY-WPFTP-104-K-7
Computational Physics of many-particle systems: classical simulations
WP 28 h 92 h - - PL1 4.0 irreg.
4V PHY-WPFEP-345-K-7
Surface Physics I+II
WP 56 h 184 h - - PL1 8.0 irreg.
2V PHY-WPTECHP-352A-K-7
Nanotechnology I
WP 28 h 92 h - - PL1 4.0 irreg.
2V PHY-WPTECHP-352B-K-7
Nanotechnology II
WP 28 h 92 h - - PL1 4.0 irreg.
4V PHY-WPFEP-279-K-7
Magnetism I+II
WP 56 h 184 h - - PL1 8.0 irreg.
KPOOL PHY-V1-KPOOL-7
Leistungsnachweise zu Modul V-1 / SP-1
P WP-1
SL1
ja PL1 [3.0] *
  • About [PHY-WPFTP-116-K-7]: Title: "Solid State Theory I+II"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 184 h
  • About [PHY-WPFTP-036-K-7]: Title: "Advanced Quantum Mechanics I+II"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 184 h
  • About [PHY-WPFTP-175-K-7]: Title: "Quantum Field Theory I+II"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 184 h
  • About [PHY-WPFTP-104-K-7]: Title: "Computational Physics of many-particle systems: classical simulations"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 92 h
  • About [PHY-WPFEP-345-K-7]: Title: "Surface Physics I+II"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 184 h
  • About [PHY-WPTECHP-352A-K-7]: Title: "Nanotechnology I"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 92 h
  • About [PHY-WPTECHP-352B-K-7]: Title: "Nanotechnology II"; Presence-Time: 28 h; Self-Study: 92 h
  • About [PHY-WPFEP-279-K-7]: Title: "Magnetism I+II"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 184 h
  • About [PHY-V1-KPOOL-7]: Title: "Leistungsnachweise zu Modul V-1 / SP-1";
  • About [PHY-V1-KPOOL-7]: A course from the course pool must be selected.
  • About [PHY-V1-KPOOL-7]: The study achievement must be obtained. It is a prerequisite for the examination for PL1 .

Study achievement SL1

  • Verification of study performance: continuous and active participation in the courses
  • Study achievement is a prerequisite for the examination.
    Wahlweise ein Übungsschein (in der Regel durch aktive Teilnahme an den Übungen und erfolgreiches Bearbeiten von Hausaufgaben, die Veranstaltungsleiterin bzw. der Veranstaltungsleiter gibt die Kriterien für den Erwerb des Übungsscheins spätestens zu Beginn der jeweiligen Lehrveranstaltung bekannt) oder ein Nachweis zur erfolgreichen Teilnahme an einem Praktikum aus [PHY-V1-KPOOL-7] Leistungsnachweise zu Modul V-1 / SP-1

Examination achievement PL1

  • Form of examination: oral examination (45-60 Min.)
  • Examination Frequency: irregular (by arrangement)
  • Examination number: 55001 ("Vertiefungsmodul Festkörperphysik und Materialwissenschaften")
    Die Prüfungsform der Modulprüfung wird von den verantwortlichen Dozentinnen und Dozenten festgelegt; in der Regel: mündliche Prüfung

Evaluation of grades

The grade of the module examination is also the module grade.

Die Aufteilung der Modulprüfung in Modulteilprüfungen kann in begründeten Ausnahmefällen von der oder dem Vorsitzenden des Prüfungsausschusses genehmigt werden. Alle Modulteilprüfungen müssen bestanden sein. Die Modulnote ergibt sich aus dem nach der LP-Anzahl der jeweils geprüften Vorlesungen gewichteten arithmetischen Mittel der Noten aller Modulteilprüfungen.

Contents

  • Drude model
  • failures of the free electron model
  • crystal lattices
  • band structure theory
  • phonons
  • Matsubara formalism
  • exactly solvable models
  • strong electronic correlations and magnetism
  • superconductivity.
  • discrete groups, including application to eigenvalue spectra
  • continuous (Lie) groups, including application to electron spin and other elementary particle properties
  • quantum mechanics of open systems
  • scattering theory
  • relativistic quantum mechanics: Klein-Gordon and Dirac equations, nonrelativistic limit
  • many-body theory of quantum liquids
  • finite temperatures
  • elementary quantum field theory: quantization of the electromagnetic field.
  • classical field theory
  • canonical field quantization
  • Noether theorem
  • Schrödinger field, Klein-Gordon field, Maxwell field, Dirac field
  • quantum electrodynamics
  • perturbation theory
  • Wick theorem, Feynman diagrams
  • scattering processes
  • renormalization
  • quantization of gauge fields
  • introduction to the standard model.
  • interatomic interactions
  • molecular dynamics methods
  • results for solid and fluid systems
Teil 1:
  • Was ist eine Oberfläche?
  • Voraussetzungen für oberflächensensitive Verfahren
  • chemische Oberflächenanalytik
  • Bildung von Oberflächen
  • geometrische Struktur an Oberflächen und deren Bestimmung

Teil 2:

  • Oberflächenphononen und Adsorbatschwingungen und deren Bestimmung
  • elektronische Struktur von Oberflächen und deren Bestimmung
  • Oberflächenleitfähigkeit
  • spinabhängige Eigenschaften von Oberflächen und deren Bestimmung
  • Skalierungsverhalten physikalischer Größen
  • Quantenmechanische Grundlagen von Nanoobjekten
  • Thermodynamik von Nanopartikeln
  • größenabhängige Eigenschaften von Nanopartikeln
  • Lithographie
  • Selbstorganisation
  • Analyseverfahren für Nanoobjekte
  • Allotropie des Kohlenstoffs
  • Nanoelektronik
  • Nanooptik
  • bioinspirierte Nanosysteme
Teil 1:
  • Klassifizierung der Formen des Magnetismus in Atomen, Molekülen und Festkörpern
  • thermische und dynamische Eigenschaften magnetisch geordneter Festkörper und deren Bestimmung

Teil 2:

  • Austauscharten
  • Spinwelleneigenschaften und deren Bestimmung
  • magnetische Anisotropiearten
  • Magnetische Domänen und Domänenwände und deren Bestimmung

Competencies / intended learning achievements

Die erfolgreiche Absolvierung dieses Moduls führt zu folgenden Kenntnissen und Fertigkeiten (als Lernergebnissen) und Kompetenzen:
  • die Beherrschung der grundlegenden festkörperphysikalischen und materialwissenschaftlichen Konzepte, Methoden und Denkweisen
  • ein strukturiertes Fachwissen (Verfügungswissen) zu den Teilgebieten und Themen der Festkörperphysik & der Materialwissenschaften, die inhaltlicher Gegenstand der oben genannten Lehrveranstaltungen dieses Vertiefungsmoduls sind (Fachkompetenz)
  • das Verständnis des Zusammenwirkens von theoretischen festkörperphysikalischen Betrachtungen und materialwissenschaftlichen Experimenten
  • ein Überblickswissen (Orientierungswissen) zu den aktuellen, grundlegenden Fragestellungen der Festkörperphysik & der Materialwissenschaften (Fachkompetenz)
  • das Verständnis der Abweichungen von theoretischen Vorhersagen und experimentellen Ergebnissen
  • ein reflektiertes Wissen über Festkörperphysik & Materialwissenschaften (Metawissen) und wichtiger wissenschafts-theoretischer Konzepte (wie beispielsweise den k-Raum) und deren wissenschaftshistorischer Entwicklung in diesem Kontext (Fach- & Methodenkompetenz)
  • das Verständnis des Beitrags der Festkörperphysik & der Materialwissenschaften zur physikalischen Begriffsbildung (Gemeinsamkeiten und Besonderheiten von Festkörpern mit bzw. gegenüber Materie in anderen Aggregatzuständen)
  • die Vertrautheit mit den Erkenntnismethoden der Physik, speziell bezogen auf die Festkörperphysik & die Materialwissenschaften, (Reduktion, Induktion, Deduktion, Idealisierung, Modellierung, Mathematisierung, experimentelle Überprüfung) und Erfahrungen in der exemplarischen Anwendung dieser Methoden in der Festkörperphysik & den Materialwissenschaften (Methodenkompetenz)
  • die Vertrautheit mit den Arbeitsmethoden der Physik, speziell bezogen auf die Festkörperphysik & die Materialwissenschaften, (Beobachten, Klassifizieren, Messen, Datenerfassung & -interpretation, Aufstellen von Hypothesen & Modellen) und Erfahrungen in der exemplarischen Anwendung dieser Methoden in der Festkörperphysik & den Materialwissenschaften (Methodenkompetenz)
  • die Beherrschung der wichtigsten materialwissenschaftlichen Arbeitsstrategien und festkörperphysikalischen Denkformen und damit auch die Vertrautheit mit den Strategien, Probleme der Festkörperphysik & der Materialwissenschaften selbstständig zu identifizieren, zu strukturieren und systematisch zu lösen (Methoden- & Selbstkompetenz)
  • das Verständnis der spezifischen Rolle der oben genannten Lehrveranstaltungen im gedanklichen Aufbau der Physik, insbesondere innerhalb der Festkörperphysik & der Materialwissenschaften, sowie hinsichtlich ihres gedanklichen Arsenals an Arbeitsstrategien und Denkformen

Literature

  • Ashcroft, Mermin: Solid state physics, Cengage Learning
  • Mahan: Many-Particle Physics, Springer
  • Czycholl: Theoretische Festkörperphysik, Springer
  • Kittel: Quantum Theory of Solids, Wiley
  • Sakurai: Advanced Quantum Mechanics, Addison-Wesley.
  • Dyson: Advanced Quantum Mechanics, World Scientific Publishing
  • Schwabl: Quantenmechanik für Fortgeschrittene, Springer
  • Münster: Quantentheorie, de Gruyter
  • Gottfried, Yan: Quantum Mechanics: Fundamentals, Springer
  • Landau, Lifschitz: Course of Theoretical Physics Vol. 3, Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory, Pergamon Press
  • Landau, Lifschitz: Course of Theoretical Physics Vol. 4, Relativistic Quantum Theory, Butterworth-Heinemann
  • Peskin, Schroeder: An Introduction to Quantum Field Theory, Westview Press
  • Dyson: Advanced Quantum Mechanics, World Scientific Publishing
  • Gross: Relativistic Quantum Mechanics and Field Theory, Wiley
  • Mandl, Shaw: Quantum Field Theory, Wiley
  • Dyson: Quantenfeldtheorie, Springer
  • Greiner: Relativistic Quantum Mechanics - Wave Equations, Springer
  • Greiner, Reinhardt: Quantum Electrodynamics, Springer
  • Greiner, Reinhardt: Field Quantization, Springer
  • Schweber: QED and the men who made it - Feynman, Schwinger, and Tomonaga, Princeton University Press
  • Veltman: Diagrammatica - The Path to Feynman Diagrams, Cambridge University Press
  • Lancaster, Blundell: Quantum Field Theory for the Gifted Amateur, Oxford University Press
References will be announced in the course or on the website of the course.
References will be announced in the course or on the website of the course.
References will be announced in the course or on the website of the course.
References will be announced in the course or on the website of the course.
References will be announced in the course or on the website of the course.

Materials

depending on choice, see respective course description

Registration

depending on choice, see respective course description

Requirements for attendance (informal)

depending on choice, see respective course description

Requirements for attendance (formal)

None

References to Module / Module Number [PHY-V-1-M-7]

Module-Pool Name
[PHY-V-MPOOL-7] Vertiefungsmodul