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Optical Properties of Solids in External Fields - Einzelansicht

  • Funktionen:
Grunddaten
Veranstaltungsart Übung Langtext
Veranstaltungsnummer 147142 Kurztext
Semester SS 2022 SWS 1
Teilnehmer 1. Platzvergabe 20 Max. Teilnehmer 2. Platzvergabe 25
Rhythmus Jedes 2. Semester Studienjahr
Credits für IB und SPZ
E-Learning
Hyperlink
Sprache Englisch
Belegungsfrist Zur Zeit keine Belegung möglich
Abmeldefristen
Nach Zulassung ist eine Abmeldung nur durch die Dozierenden möglich.

Nach Zulassung ist eine Abmeldung auch durch die Teilnehmenden möglich.

Nach Zulassung ist eine Abmeldung nur durch die Dozierenden möglich.
Termine Gruppe: 1-Gruppe iCalendar Export für Outlook
  Tag Zeit Rhythmus Dauer Raum Lehrperson (Zuständigkeit) Status Bemerkung fällt aus am Max. Teilnehmer 2. Platzvergabe
Einzeltermine anzeigen Do. 14:00 bis 16:00 14t. 14.04.2022 bis
15.07.2022
Albert-Einstein-Str. 6 - SR 2-ACP   findet statt  
Gruppe 1-Gruppe:



Zugeordnete Personen
Zugeordnete Personen Zuständigkeit
Vegesna, Sahitya verantwortlich
Schmidt, Heidemarie, Universitätsprofessor, Dr. verantwortlich
Zuordnung zu Einrichtungen
Physikalisch-Astronomische Fakultät
Inhalt
Kommentar

Klicken Sie auf den folgenden Link, um einen Überblick über die Inhalte des Kurses zu erhalten:

https://www.youtube.com/watch?v=S9yM4h9njwE&t=3s 

Literatur

1) Hiroyuki Fujiwara, Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications, Wiley, 2007

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9780470060193

2) Mark Fox: Optical Properties of Solids, Oxford University Press, 2nd edition 2010.

https://global.oup.com/academic/product/optical-properties-of-solids-9780199573370?q=Mark%20fox&lang=en&cc=de

3) Sadao Adachi, Properties of Group‐IV, III‐V and II‐VI Semiconductors, John Wiley & Sons, Ltd, 2005 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0470090340 

4) Thomas P. Pearsall Quantum photonics Springer

https://www.springer.com/gp/book/9783030473242 

 

Bemerkung

SS 2021, Optical properties of solids in external fields I

Vorlesung:           Prof. Dr. Heidemarie Schmidt

Übung:                M.Sc. Sahitya Varma Vegesna

Semesterzeit:      01.04.2022 - 30.09.2022

Vorlesungszeit:    11.04.2022 - 15.07.2022

Dies Academicus: 24.06.2022  

Datum

(jeden Donnerstag)                                     

Albert-Einstein-Str. 6 / SR 2-ACP   

12:00-13:30 Uhr

Albert-Einstein-Str. 6 / SR 2-ACP

14:00-15:30 Uhr

14. April 2022 (Do)

01. Vorlesung (HS)

01. Übung (13:15 Uhr-14:45 Uhr) (SVV)

21. April 2022 (Do)

02. Vorlesung (HS)

 

28. April 2022 (Do) 

03. Vorlesung (HS)

02. Übung (SVV)

05. Mai 2022 (Do)

04. Vorlesung (HS)

05. Vorlesung (HS)

12. Mai 2022 (Do)

03. Übung (SVV)

 

19. Mai 2022 (Do)

06. Vorlesung (HS)

04. Übung (SVV)

26. Mai 2022 (Do)

Feiertag

 

02. Juni 2022 (Do)

07. Vorlesung (HS)

05. Übung (SVV)

09. Juni 2022 (Do)

08. Vorlesung (HS)

06. Übung (SVV)

16. Juni 2022 (Do)

Feiertag

 

23. Juni 2022 (Do)

09. Vorlesung (HS)

 

30. Juni 2022 (Do)

10. Vorlesung (HS)

11. Vorlesung (HS)

07. Juli 2022 (Do)

12. Vorlesung (HS)

 

14. Juli 2022 (Do)

13. Vorlesung (HS)

07. Übung (SVV)

Mündliche Prüfung:

-In der Vorlesung: 30 min pro Schülerin/Schüler (Prof. Dr. H. Schmidt)

-Auf Übung:           20 min pro Schülerin/Schüler (Sahitya Varma Vegesna)

findet am 03. August 2022 (Mi), 9-12 Uhr, Leibniz-IPHT (Albert-Einstein-Str. 9/ Room 242).

 

Lerninhalte

Lectures

PART I  Summer terms:

Introduction

  • Classification of optical properties
  • Optical coefficients
  • The complex refractive index and dielectric constant
  • Optical materials
  • Characteristic optical properties
  • Microscopic models

Electromagnetism in dielectrics

  • Electromagnetic fields and Maxwell’s equation
  • Electromagnetic waves

Classical propagation

  • Propagation of light in dense optical medium
  • The dipole oscillator model, Kramers-Kronig relationship
  • Dispersion
  • Optical anisotropy: birefringence

Quantum theory of radiative absorption and emission

  • Einstein coefficient
  • Quantum transition rates
  • Selection rules

Interband absorption

  • Interband transition
  • The transition rate for direct absorption
  • Band edge absorption in direct gap semiconductors
  • Band edge absorption in indirect gap semiconductors
  • Interband absorption above the band edge
  • Measurement of absorption spectra
  • Semiconductor photodetectors

Excitons

  • The concept of excitons
  • Free excitons
  • Free excitons at high densities
  • Frenkel excitons

Luminescence

  • Light emission in solids
  • Interband luminescence
  • Photoluminescence

Free electrons

  • Plasma reflectivity
  • Free carrier conductivity
  • Metals
  • Doped semiconductors
  • Plasmons

Phonons

  • Infrared active phonons
  • Infrared reflectivity and absorption in polar solids
  • Polaritons
  • Polarons
  • Inelastic light scattering
  • Phonon lifetimes

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PART II Winter terms:

Introduction

  • Magnetooptical materials
  • Electrooptical materials
  • Topological materials
  • Molecular materials

Band theory

  • Metals
  • Semiconductors
  • Insulators
  • Topological insulators
  • Molecular materials

Excitons

  • Free excitons in external magnetic field
  • Free excitons at external electric fields

Luminescence

  • Magnetoluminescence
  • Electroluminescence

Semiconductor quantum structures

  • Quantum confined structures
  • Growth and structure of semiconductor quantum wells
  • Electronic levels
  • Optical absorption and excitons
  • The quantum Stark effect
  • Optical emission
  • Intersubband transitions
  • Bloch oscillations
  • Growth and structure of semiconductor quantum dots
  • Electronic levels

Semiconductor photodetectors

  • Photodiodes
  • Photoconductive devices
  • Photovoltaic devices

Luminescence centers

  • Vibronic absorption and emission
  • Colour centers
  • Paramagnetic impurities in ionic crystals
  • Solid state lasers and optical amplifiers
  • Phosphors

Optical labels in biotechnology

Nonlinear optics

  • The nonlinear susceptibility tensor
  • The physical origin of optical nonlinearities
  • Second-order nonlinearities
  • Third-order nonlinear effects

Single photon detectors and quantum optics

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Exercises

PART I  Summer terms:

The software Complete EASE will be provided for use on a personal computer during the term.

Propagation of light

  • Light intensity
  • Penetration depth of light
  • Definition of optical constants

Dielectrics

  • Dielectric polarization
  • Dielectric function
  • Kramers-Kronig relation

Reflection and transmission of light

  • Refraction and Snell’s law
  • p- and s-polarized light
  • Reflection coefficient, transmission coefficient
  • Reflectance and transmittance
  • Brewster angle
  • Total reflection

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PART II Winter terms:

Optical interference

  • Optical interference in thin films
  • Optical interference in multilayers

Spectroscopic ellipsometry

  • Measured value in ellipsometry (y, D)
  • Interpretation of (y, D) with optical constants
  • Variation of (y, D) in transparent films
  • Variation of (y, D) in absorbing films

Dielectric function models

  • Lorentz model
  • Sellmeier and Cauchy model
  • Tauc-Lorentz model
  • Drude model

Effective medium approximation

  • Effective medium theories
  • Modelling of surface roughness

Literature:

1)     Hiroyuki Fujiwara, Spectroscopic Ellipsometry: Principles and Applications, Wiley, 2007 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9780470060193

2)     Mark Fox: Optical Properties of Solids, Oxford University Press, 2nd edition 2010. https://global.oup.com/academic/product/optical-properties-of-solids-9780199573370?q=Mark%20fox&lang=en&cc=de

3)     Sadao Adachi, Properties of Group‐IV, III‐V and II‐VI Semiconductors, John Wiley & Sons, Ltd, 2005 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0470090340 

4)     Thomas P. Pearsall Quantum photonics Springer https://www.springer.com/gp/book/9783030473242 

Strukturbaum
Keine Einordnung ins Vorlesungsverzeichnis vorhanden. Veranstaltung ist aus dem Semester SS 2022 , Aktuelles Semester: SoSe 2023

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