Was versteht man unter Raumgitter, Basis, Elementarzelle

Sammlung der Kontrollfragen aus den Übungen:
Was versteht man unter Raumgitter, Basis, Elementarzelle, Einheitszelle und Netzebenen?
Welche Rolle spielen Brillouin-Zone und Wiegner-Seitz-Zelle bei der Beschreibung des kristallinen
Festkörpers und wie konstruiert man Sie?
Wie wird das reziproke Gitter gebildet? Welche Vorteile hat diese Transformation ins reziproke
Gitter?
Warum wird Röntgenstrahlung in Festkörpern nicht gebrochen, sondern gebeugt?
Welche Kristallstrukturanalyseverfahren mittels Röntgen-Strahlung kennen Sie?
Welcher Zusammenhang besteht zwischen Braggscher Reflexionsbedingung und den Laue
Gleichungen? Welche Rolle spielt die Ewald-Kugel bei der Erklärung der Beugungsreflexe?
Welche Arten von Gitterfehlern gibt es und wie äußern sich diese Gitterfehler in der RöntgenStrukturanalyse?
Worin besteht der Unterschied zwischen kristallinen und amorphen Festkörpern?
Welche Unterschiede bestehen zwischen Beugungsexperimenten mit Röntgenstrahlung, Elektronen
und Neutronen? Welche Vor- und Nachteile haben diese Beugungsverfahren, welche zusätzlichen
Informationen können eventuell gewonnen werden?
Welche 0-, 1-, 2- und 3-dimensionale Kristalldefekte kennen Sie?
Wie kann man monochromatische Röntgenstrahlung erzeugen?
Wie können Elektronenstrahlen erzeugt werde?
Wie kann Neutronenstrahlung erzeugt werden?
Leiten Sie die Bragg-Gleichung (Braggsche Interferenz) her!
Welche Bindungsarten kommen bei kristallinen Festkörpern am häufigsten vor?
Wodurch sind sie gekennzeichnet (Richtung, Stärke)?
Was versteht man unter einer heteropolaren Bindung? Wie entsteht sie?
Wodurch werden die anziehenden und die abstoßenden Kräfte bei einer ionischen Bindungen
hervorgerufen?
Wieso können Gitterschwingungen im Festkörper mit dem Modell einer linearen Kette
beschrieben werden?
Was versteht man unter einem akustischen, was unter einem optischen Phononenzweig?
Welche Beiträge zur spezifischen Wärme eines Festkörpers gibt es?
Was sagt das Debye-Modell aus, was ist die Debye-Temperatur?
Wie entsteht die Bandstruktur eines Festkörpers?
Was versteht man unter Fermi-Energie, Valenzband, Leitungsband und Bandlücke?
Worin unterscheiden sich Metalle, Isolatoren und Halbleiter im Hinblick auf ihre Bandstruktur?
Wie erklärt sich die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes (Leitfähigkeit) von Metallen
und Halbleitern?
Erklären Sie das ohmsche Gesetz auf mikroskopischer Ebene.
Skizzieren Sie und erläutern Sie die qualitativ unterschiedlichen Bereiche der R(T)-Kurve.
Wo liegen Energiebänder, Bandlücken, Fermi-Energien bei Metallen, Isolator, Halbleiter und
Halbmetallen.
Wie lässt sich aus einer solchen temperaturabhängigen Widerstandskurve ein Wert für den Abstand
zwischen Valenz- und Leitungsband ermitteln?
Wie ändert sich das Verhalten unter Berücksichtigung von (Dotierungs-) Fehlstellen?
Was ist und was ermöglicht Ionenleitung?
Welche Roll spielen Grenzflächen?
Was verstehen Sie unter Polarisation und welche Arten kennen Sie?
Was verstehen Sie unter dielektrischer Funktion, welche Anteile kennen Sie und welche
Frequenzabhängigkeiten bestehen?
Was ist und wie entsteht ein Schottky-Übergang?
Was sind Heterostrukturen?
Was sind Übergitter und wo sind sie einsetzbar?
Ähnliche Kontrollfragen zur FK-Vorlesung Prof. Seidel:
Komplex 1:
Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede bestehen zwischen einkristallinen, polykristallinen und
amorphen Festkörpern?
Wie beschreibt man einkristalline Festkörper?
Welche Auswirkungen können Abweichungen von der idealen Kristallstruktur in Form von
Gitterfehlern für die Eigenschaften (optisch, elektrisch, ..) eines Materials haben?
Komplex 2:
Welche Verfahren zur Kristallstrukturanalytik mittels Röntgenstrahlung kennen Sie?
Zur Charakterisierung welcher Materialien werden Drehkristall-, Debye-Scherer- und Laue –
Verfahren bevorzug eingesetzt? Wie sieht der experimentelle Aufbau der einzelnen Verfahren aus?
Welche Vor- und Nachteile bieten Beugungsexperimente mit Elektronen und Neutronen?
Wie kann man mit Hilfe der Braggschen Beziehung Netzebenenabstände (kubisch primitives Gitter)
berechnen? Welche Änderungen ergeben sich im Fall von nichtprimitiven Kristallstrukturen (kubisch
raum- und flächenzentriert)? Wozu benötigt man Strukturfaktoren bei der Interpretation von
Röntgenexperimenten?
Komplex 3: Was versteht man unter einer kovalenten, einer metallischen und einer Ionenbindung?
Welche Elemente kristallisieren in diesem Bindungstyp?
Wie kommt es zur Ausbildung der Gleichgewichtslage bei einer Ionenbindung?
Wie lässt sich die Bindungsenergie für diesen Fall berechnen?
Wie hängen Ionenradius, Raumausfüllung und Kristallstruktur bei Ionenkristallen voneinander ab?
Komplex 4: Was versteht man unter Phononen?
Wie kommt es zum Auftreten von akustischen und optischen Phononen in der Dispersionsrelation?
Wie lassen sich die entsprechenden experimentellen Befunde modellmäßig beschreiben (Debye- und
Einstein - Näherung)?
Wie kann man die Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärme eines Festkörpers beschreiben?
Wie kann man die Dispersionsrelation experimentell bestimmen? Warum ist Neutronenbeugung
dafür besonders geeignet?
Wie kann man elastische und inelastische Streuung/Beugung von Neutronen im k–Raum
beschreiben?
Was versteht man unter Raman–Spektroskopie?
Komplex 5: Von welchen Parametern hängt im Drude–Modell die spezifische Leitfähigkeit ab?
Mit welchen Methoden lassen sich die effektive Masse me* und die Ladungsträgerkonzentration n
bestimmen?
Wie kann man die Energielücke EG eines Halbleiters oder eines Isolators experimentell bestimmen?
Wie lässt sich die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit von Metallen, intrinsischen Halbleitern
und dotierten Halbleitern beschreiben?
Komplex 6: Welche Mechanismen können bei Isolatoren zur Absorption führen?
Wie kommt es zur Ausbildung der fundamentalen Absorptionskante eines kristallinen Festkörpers?
Durch welche physikalischen Prozesse wird die Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante
von Isolatoren bestimmt?
Komplex 7: Durch welche charakteristischen Parameter wird ein Supraleiter beschrieben?
Was versteht man unter einem Supraleiter erster Art (Typ I SL) und was unter einem zweiter Art (Typ
II SL)?
Wodurch unterscheiden sich die Magnetisierungskurven beider Materialien?
Wie kommt es zur Magnetisierungskurve eines ferromagnetischen kristallinen Festkörpers?