Theoretische Festkörperphysik

Die Festkörperphysik ist das Teilgebiet der Physik, das auch der rasanten Entwicklung der Mikroelektronik zu Grunde liegt. Die Miniaturisierung wurde ermöglicht durch Herstellung künstlicher atomarer Strukturen bzw. Überstrukturen in Halbleitern, mit denen sich elektronische und optische Eigenschaften von Bauelementen in gewissen Grenzen nach Wunsch einstellen lassen. Zur theoretischen Beschreibung der elektronischen Eigenschaften solcher Halbleitermikrostrukturen ist die Verwendung der Quantentheorie unerläßlich.

In der Elektronentheorie von Festkörpern stellt die Annahme, daß ein herausgegriffenes Elektron die anderen nur durch ihren gemittelten Einfluß spürt, oft eine gute Näherung dar, die die Beschreibung wesentlich vereinfacht. Systeme, in denen diese Annahme zu völlig falschen Ergebnissen führt, bezeichnet man als "stark korrelierte Elektronensysteme" . Experimentelle Beispiele sind eine Vielzahl von Seltene-Erden-Verbindungen, deren stark lokalisierte f-Elektronen sog. gemischtvalentes Verhalten zeigen, sowie die Ende der achtziger Jahre entdeckten Hochtemperatursupraleiter (siehe auch: Institut für Materialphysik), die wegen ihrer möglichen Anwendungen zu einem hochaktuellen Forschungsgebiet wurden. Auf Grund der Möglichkeit, künstliche räumlich zwei- oder eindimensionale Strukturen herzustellen, ist die experimentelle und theoretische Untersuchung der elektronischen Eigenschaften solcher Systeme ein Forschungsgebiet, das an Bedeutung gewinnt.

Berechnete Elektronendichte um eine stromumflossene Störstelle in einem zweidimensionalen Elektronengas
Die Abbildung zeigt als Beispiel die von uns berechnete Elektronendichte um eine stromumflossene Störstelle in einem zweidimensionalen Elektronengas. Derzeit gibt es Versuche, die auftretenden Oszillationen mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops (siehe I. und IV. Physikalisches Institut) experimentell nachzuweisen.

Die theoretische Beschreibung stark korrelierter Elektronen insbesondere in "niedrigdimensionalen Systemen" stellt derzeit das Hauptarbeitsgebiet einer der Arbeitsgruppen dar. In engem Kontakt zu experimentellen Arbeitsgruppen im IV. Physikalischen Institut werden außerdem die Eigenschaften optisch hochangeregter Halbleiter untersucht.

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Last modified: Mon Jun 11 12:48:59 CEST 2001