werkstoffe der elektrotechnik

WALTER SCHOTTKY INSTITUT
Lehrstuhl für Halbleitertechnologie
Prof. Dr.-Ing. M.-C. Amann
WERKSTOFFE DER ELEKTROTECHNIK
Zentralübung 6
1.
Spezifische Wärme
Berechnen Sie die molare spezifische Wärme von Kupfer für T = 600 K.
[ cm = 25,3
J
]
mol K
Wie groß ist der Beitrag der Gitteratome?
[98,5 %]
Warum ist der Beitrag der Elektronen viel kleiner als der der Gitteratome?
(Für die Berechnung von TF können Sie die Fermi-Verteilung für T = 0 K und die
Ruhemasse des Elektrons verwenden. Jedes Cu-Atom gibt ein Leitungselektron ab.)
cm = 3 ⋅ R +
2.
6 ⋅ N A ⋅ k ⋅T
TF
Cu: Atomgewicht = 63,54
ρ(600K) = 8,81 g/cm³
R = Gaskonstante = 8,31 J/mol K
Zustandsdichten
a) Berechnen Sie die Zustandsdichte D(E) für ein freies Elektronengas von N Elektronen
in einer würfelförmigen GaAs-Probe mit dem Volumen V = L3.
Wie wird die Zustandsdichte modifiziert für einen
b) 2-dimensionalen GaAs-AlGaAs Quantenfilm der Dicke a << L ?
(vereinfachende Annahme: Potentialsprung in z-Richtung V0 → ∞)
c) 1-dimensionalen GaAs-AlGaAs Quantendraht des Querschnitts a2 ?
(vereinfachende Annahme: Potentialsprung in x- und z-Richtung V0 → ∞)
(a)
L
(b)
(c)
a
Abb. 1: Volumenmaterial (a), Quantenfilm (b) und Quantendraht (c)