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Über dieses Buch

Dieses Lehrbuch bietet Ihnen einen kompakten und verständlichen Überblick über die Physik von niedrigdimensionalen Elektronensystemen und den elektronischen Eigenschaften von Halbleiter-Nanostrukturen. Es eignet sich hervorragend für Studierende in höheren Semestern, die fortgeschrittene Halbleiterphysik-Vorlesungen hören oder praktische Einsteigerliteratur in das Gebiet der niedrigdimensionalen Halbleiter suchen. Neu in der vorliegenden zweiten Auflage sind zwei Abschnitte über zweidimensionale Elektronengase im transversalen Magnetfeld und resonante Tunneldioden, sowie eine Reihe von Fehlerkorrekturen und kleineren Ergänzungen.

Da man nicht alles sofort im Detail wissen muss, geht der Text bewusst nicht immer in die Tiefe, sondern ermöglicht es Ihnen, sich eine erste Übersicht über die verschiedenen Bereiche zu verschaffen. Manche Dinge, allerdings, gehen sehr in die Tiefe, um Ihnen zu zeigen, welche Abgründe sich hier und da ganz überraschend auftun können. Damit der Einstieg in weiterführende, englischsprachige Literatur leichter fällt, wurden die Übersetzungen der wichtigsten Spezialausdrücke im Text eingearbeitet.

Als Grundwissen sollten Sie etwas Quantenmechanik sowie einige Grundlagen der Halbleiterphysik und Halbleiterelektronik im Gepäck haben. Diese finden Sie im Buch zu den Halbleiterphysik-Grundlagen vom gleichnamigen Autor oder natürlich auch in anderen Standardlehrbüchern.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Quantenmechanik: Numerische Methoden

Zusammenfassung
Wir verlassen nun langsam endgültig den Bereich der Halbleiterei, welcher sich der Haushaltselektronik widmet, und wir kommen damit in das Reich der schönen und sehr esoterischen Physik im Bereich der zweidimensionalen, eindimensionalen und nulldimensionalen Elektronensysteme bei tiefsten Temperaturen und höchsten Magnetfeldern. Um dort überleben zu können, braucht es aber spezielle Fertigkeiten, denn die primitiven Methoden im ersten Teil dieses Buches sind zwar gut und wichtig zum grundsätzlichen Verständnis der Probleme, aber wenn Sie mit diesen Methoden hier wirklich etwas ausrechnen wollen, werden Sie wohl nicht weit kommen. Aus diesem Grund werden wir uns jetzt erst einmal mit ein paar numerischen Methoden aufmunitionieren.
Jürgen Smoliner

Kapitel 2. Zweidimensionale Elektronengase

Zusammenfassung
Ehe wir es wagen, uns in die Niederungen der niedrigdimensionalen Halbleiterphysik zu bewegen, sollten ein paar Dinge klargestellt sein. Dieses Gebiet ist noch relativ neu, und daher gibt es auch keine Lehrbücher über dieses Gebiet als Ganzes, und deutschsprachige Lehrbücher darüber gibt es erst recht nicht. Gehen wir also schrittweise vor, und klettern Dimension für Dimension nach unten, so lange, bis wir bei den nulldimensionalen Systemen ankommen, und Sie am Ende verstehen können, warum ich keine Quantencomputer ausstehen kann. Beginnen wir mit den zweidimensionalen Elektronengasen.
Jürgen Smoliner

Kapitel 3. Tunnelprozesse in resonanten Tunneldioden

Zusammenfassung
Um Tunnelprozesse in zweidimensionalen Elektronenensystemen zu studieren braucht es ein geeignetes Testvehikel, und das ist eine Resonante Tunneldiode (RTD). Gehen wir also schrittweise vor, und klettern Dimension für Dimension nach unten, so lange, bis wir bei den nulldimensionalen Systemen ankommen, und Sie am Ende verstehen können, warum ich keine Quantencomputer ausstehen kann. Beginnen wir mit den zweidimensionalen Elektronengasen.
Jürgen Smoliner

Kapitel 4. Eindimensionale Elektronensysteme

Zusammenfassung
Wenn zweidimensionale Elektronengase schon drei Nobelpreise abwerfen, sollten eindimensionale Elektronengase oder Quantendrähte noch für ein paar Nobelpreise mehr gut sein, so glaubte man am Anfang. Leider, leider, so war es bisher nicht. Das liegt schon einmal daran, dass man fein säuberlich zwischen Quantendrähten und Nanodrähten unterscheiden muss; die einen zeigen Quanteneffekte, die anderen eben nicht, und wo es keinen Quanteneffekt gibt, da ist heutzutage auch eher kein Nobelpreis.
Jürgen Smoliner

Kapitel 5. Nulldimensionale Elektronengase

Zusammenfassung
Überraschenderweise waren nulldimensionale Elektronengase bisher wissenschaftlich interessanter und auch ergiebiger als eindimensionale Elektronengase. Nulldimensionale Elektronengase sind Elektroneninseln, in denen sich die Elektronen nicht weiterbewegen können. Manche Leute reden von künstlichen Atomen und Quanteneffekte gibt es dort so viele, dass sie gleich mehrere Bücher füllen. Viel nützlicher als jeder Quanteneffekt im Quantenpunkt ist erstunlicherweise aber ein klassischer Effekt, und das ist die Coulomb-Blockade. Damit kann man einzelne Elektronen zählen und sogar ein Stromnormal bauen, das Stichwort heißt Elektronenpumpe.
Jürgen Smoliner

Kapitel 6. Quantencomputer und Co

Zusammenfassung
Quantencomputer  sind dieser Tage natürlich immer und überall sehr beliebt, allerdings sollte man sich dringend fragen, warum eigentlich.
Jürgen Smoliner

Kapitel 7. Ein kurzes Nachwort

Zusammenfassung
Am Ende der beiden Bücher ist nun der Moment gekommen, sich die Frage zu stellen, ob sich die ganze Aktion gelohnt hat.
Jürgen Smoliner

Backmatter

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