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Das Buch fiihrt in das umfangreiche Themengebiet der dielektrischen und optischen Eigenschaften von Halbleiter- und Isolatorwerkstoffen ein. Die Halbleiterelektronik konzentriert sich vorrangig auf die elektronischen Vorgange zur Beschreibung der Funktion aktiver und passiver Halbleiter bauelemente. Erganzend werden hier diejenigen Phanomene besprochen, die nicht auf der Existenz freier Ladungstrager beruhen. Die Themenauswahl beschrankt sich nicht auf Halbleiterwerkstoffe, sondern beriicksichtigt auch in erheblichem Umfang Isolatoren, wobei allerdings kristalline Materialien im Vordergrund stehen. Nach einer ausfiihrlichen Einfiihrung mit einem Uberblick iiber die derzeit technisch bedeutenden Halbleitersysteme werden zunachst die Polarisationsmechanismen, ihre Beitrage zur Dielektrizitats konstante bzw. zum Brechungsindex und das Frequenzverhalten untersucht. Wahrend sich die Diskussion bis dahin auf isotropes Verhalten beschrankt, werden anschliefiend im Hinblick auf Anwendungen in der Optoelektronik Anisotropieeffekte vorgestellt. Neben dem dielektrischen Tensor und dem Index-Ellipsoid wird auch auf den linearen elektrooptischen Effekt einge gangen. Ferroelektrische Kristalle werden wegen ihrer grofien technischen Bedeutung sowohl im ferroelektrischen als auch im paraelektrischen Bereich angesprochen. Hieran schliefit sich die Beschreibung elektromechanischer Wechselwirkungen an. Wegen der rapiden Entwicklung der Optoelektro nik mufi insbesondere den optischen Eigenschaften von Halbleitern detail lierte Aufmerksamkeit geschenkt werden. Da mit standig wachsender Inte grationsdichte Probleme der Warmeableitung immer deutlicher in den Vor dergrund tr'eten, werden abschliefiend die thermischen Eigenschaften und die Mechanismen des Warmetransports erlautert. Die Auswahl der The mengebiete orientiert sich also vorrangig an technischen Erfordernissen. Es handelt sich nicht urn eine systematische festkorperphysikalische Darstel lung, sondern es wird versucht, den ingenieurwissenschaftlich Orientierten unverzichtbare physikalische Grundkenntnisse in technisch wichtigen The mengebieten zu vermitteln.
List of contents
1 Übersicht.- 1.1 Aggregat zustände.- 1.2 Chemische Bindungen.- 1.3 Elektrische Eigenschaften der Festkörper, Bändermodell.- 2 Kristalline Festkörper.- 2.1 Kristalle.- 2.2 Kristallrichtungen und -ebenen.- 2.3 Kristallstrukturen.- 3 Reziprokes Gitter.- 4 Röntgenbeugung.- 4.1 Beschreibung nach Bragg.- 4.2 Beschreibung nach von Laue.- 4.3 Äquivalenz beider Modelle.- 5 Halbleitermaterialien.- 5.1 Elementhalbleiter.- 5.2 III-V-Verbindungshalbleiter.- 5.3 II-VI-Verbindungshalbleiter.- 6 Phononen.- 6.1 Moden in einem eindimensionalen monoatomaren Gitter.- 6.2 Moden in einem eindimensionalen biatomaren Gitter.- 6.3 Dispersionsrelationen von Halbleitern.- 7 Dielektrische Eigenschaften von Isolatoren.- 7.1 Dielektrika im makroskopischen Bild.- 7.2 Dielektrika im atomaren Bild.- 7.3 Kramers-Kronig-Relationen.- 8 Spezielle Effekte in Kristallen.- 8.1 Dielektrischer Tensor.- 8.2 Doppelbrechung.- 8.3 Index-Ellipsoid.- 8.4 Linearer elektrooptischer Effekt.- 9 Ferro-, Antiferro- und Ferrielektrika.- 9.1 Ferroelektrika.- 9.2 Antiferro- und Ferrielektrika.- 10 Elektromechanische Wechselwirkung.- 10.1 Elektrostriktion.- 10.2 Piezoelektrizität.- 10.3 Elektromechanische Kopplungsgleichungen.- 11 Dielektrische Eigenschaften von Halbleitern.- 11.1 Fundamentalabsorption.- 11.2 Absorption durch freie Ladungsträger, Plasmaeffekt 151-.- 11.3 Reststrahlenbande.- 11.4 Brechzahlspektren einiger wichtiger Halbleiter.- 12 Thermische Eigenschaften von Isolatoren.- 12.1 Spezifische Wärme.- 12.2 Wärmeausdehnung.- 12.3 Wärmeleitfähigkeit.- A Elektronenkonfiguration der Elemente H bis Rb.- B Physikalische Konstanten.- C Literaturverzeichnis.
