Modulverantwortliche:
Dr. Chris Sturm
Dauer:
1
Anzahl Wahlkurse:
0
Credits:
5,0
Startsemester:
WiSe 2019/20
Turnus:
jedes Wintersemester
Ziele:
Das Modul ergänzt zum einen die Ausbildung im Wahlpflichtfach Halbleiterphysik im Masterstudiengang, kann aber auch als unabhängiges Modul bzgl. spezieller und moderner Probleme der Festkörperoptik belegt werden. Die Studierenden
- erwerben Kenntnisse über Grundlagen der Festkörperoptik sowie zu ausgewählten Aspekten der Physik der Licht-Materie-Wechselwirkung in modernen halbleiterbasierten photonischen Systemen, ein aktuelles Forschungsgebiet der physikalischen Institute;
- erlangen bzw. vertiefen Kenntnisse über spezielle experimentelle Methoden der Optik;
- lernen, aktuelle themenbezogene Veröffentlichungen kritisch zu bewerten bzw. nachzuvollziehen und in den historischen Kontext zu stellen.
Inhalt:
Licht-Materie-Wechselwirkung I:
Phasen elektronischer und photonischer Zustände im Festkörper (Bosonen vs. Fermionen); Kontinuumsoptik: elektromagnetische Wellen im Festkörper; Polarisationsoptik; Kristalloptik; nicht-lineare Optik; optische Bauelemente; Elementaranregungen in 3D-periodischen Strukturen: phononische, elektronische und photonische Bandstrukturen; Wechselwirkung Photonenkontinuum mit 3D-periodischen Phononen und Elektronen; Quasiteilchen und gekoppelte Zustände.
experimentelle optische Methoden: Raman-Streuung, IR-Spektroskopie, Ellipsometrie, Transmission, Absorption, Modulationsspektroskopie
Licht-Materie-Wechselwirkung II:
Störstellen in 3D-periodischen Strukturen: elektronische und photonische Punktdefekte, Quantenpunkte, -drähte, -gräben; Wechselwirkung von Elektronen, Excitonen, Plasmonen und elektronischen Wellenpaketen in beschränkten elektronischen Systemen mit dem Photonenkontinuum; Photonen in beschränkten photonischen Systemen (Resonatoren): photonische Moden und deren Besetzung, Wechselwirkungen mit elektronischen Anregungen; schwache und starke Licht-Materie-Wechselwirkung: Purcell-Effekt; Kavitäts-Exziton-Polaritonen; kohärente Quantenzustände (Kavitäts-Exziton-Polariton Bose-Einstein-Kondensate und Superflüssigkeiten)
opto-elektronische Bauelemente: Detektoren, LEDs, Laser, optisch-parametrischer Oszillator, Quelle für verschränkte Photonenpaare; menschliches Sehen und Farbenlehre (Chromatisches Diagramm, Farbtemperatur, CRI)
Literaturangabe:
- M. Grundmann: The Physics of Semiconductors, An Introduction including Nanophysics and Applications (Springer, 2009)
- C.F.Klingshirn: Semiconductor Optics; Springer, Berlin, 1997.
- P.Y.Yu and M.Cardona: Fundamentals of Semiconductors; Springer, Berlin, 1996.
- M. Born and E.Wolf: Principles of Optics; Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
- R. M. A. Azzam and N. M. Bashara: Ellipsometry and Polarized Light; North-Holland, Amsterdam, 1984.
- A. Kavokin, G. Malpuech: Cavity Polaritons; Academic Press, Amsterdam, Heidelberg, 2003.
Teilnahmevoraussetzungen:
Master of Science International Physics Studies Program: keine
Master of Science Physik: keine
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