Presentación del grupo 8155 - 2011-1.

ESTADO SÓLIDO I

Clave: 0156, Grupo: 8155 12 créditos

Modalidad: curso Carácter: OPTATIVA

Objetivos

En este curso se dará una revisión concisa de los conceptos básicos del estado sólido. La Física del estado sólido se ocupa de estudiar las propiedades que resultan de la distribución de electrones en metales, semiconductores y aislantes.

Metodología de la enseñanza.

El curso se basa en la exposición del temario por el profesor frente al pizarrón, proyecciones en 3D de ciertos temas y conceptos de tipo interactivo. Las tareas se resuelven consultando el material revisado en clase.

Evaluación

Mediante exámenes, tareas y examen-tarea.

El horario propuesto es tentativo, de modo que se puede ajustar según las necesidades del grupo.

TEMARIO

a)Enlaces químicos en sólidos

Parte 1

1.1 La tabla periódica de los elementos

1.2 Enlace covalente.

1.3 Enlaces metálico.

1.4 Enlace iónico.

1.5 Enlace de van der Waals.

1.6 Enlace hidrógeno.

b)Estructuras cristalinas.

Parte 2

2.1 La red cristalina. Redes primitivas y no primitivas.

2.2 Simetría puntual.

2.2.1 Reflexión en un plano

2.2.2 Inversión.

2.2.3 Rotación de ejes

2.4 Redes en dos dimensiones. Grupos puntuales y espacios bidimensionales

2.4.1 Redes tridimensionales

2.4.2 Red b.c.c. y su primitiva

2.4.3 Red f.c.c. y su primitiva

2.5 Planos cristalinos.

c)Difracción.

Parte 3

3.1 Experimento de difracción.

3.2 Red recíproca.

3.3 La rejilla de difracción.

3.4 Ley de Bragg y las Condiciones de Laue.

3.5 Zonas de Brillouin.

3.6 El Factor de estructura.

3.7 Teoría General de la difracción.

(1er. Examen parcial)

d)Dinámica de la red.

Parte 4.

4.1 Vibraciones de una red monoatómica 1D.

4.2 Dispersión inelástica de neutrones.

4.3 Densidad de estados.

4.3.1 Densidad de estados en 3D.

4.4 Vibraciones en una red diatómica 1D.

4.4.1 Características de la rama acústica.

4.4.2 Características de la rama óptica.

4.5 Espectroscopía Raman.

e)Propiedades térmicas

Parte 5

5.1 Cristales

5.2 Teoría de Debye.

5.2.1 Límite a altas temperaturas.

5.2.2 Límite a bajas temperaturas.

5.3 Modelo de Einstein de la Densidad de Estados

5.3.1 Límite a altas temperaturas.

5.3.2 Límite a bajas temperaturas.

5.4 Resultados general para D(w).

5.5 Interacciones cristalinas anarmónicas.

5.6 Expansión térmica.

5.7 Conductividad térmica.

f)Teoría de metales.

Parte 6

6.1 Gas de electrones libres en un potencial de barrera infinito.

6.2 Efecto de la T en la distribución Fermi-Dirac.

6.3 Gas de electrones libres en 3D.

6.4 Calor específico de un gas de electrones.

6.5 Conductividad eléctrica y la Ley de Ohm.

6.6 Movimiento en campos magnéticos.

6.7 Efecto Hall.

(2o. Examen parcial)

g)Teoría de bandas.

Parte 7

7.1 Modelo del electrón casi libre

7.2 Origen de la brecha de energía (Band gap)

7.3 Funciones de Bloch

7.4Ecuación de onda de un electrón en un potencial periódico.

7.4.1Reafirmación del Teorema de Bloch.

7.4.2Momento cristalino de un electrón.

7.5Aproximación de amarre fuerte. Átomo de hidrógeno.

h)Semiconductores.

Parte 8

8.1 Conducción eléctrica.

8.2 Formación de bandas.

8.3 Conducción y transporte de electrones.

8.4 Semiconductores puros: Conductividad vs. T.

8.5La unión rectificadora p-n.

i)Superconductividad.

Parte 9

9.1 Electrodinámica de un superconductor. Modelo de London.

9.2 Pares de Cooper.

9.3 Teoría BCS de la superconductividad.

9.4 Superconductores de alta T_c.

j)Propiedades Magnéticas.

Parte 10

10.1 Diamagnetismo y paramagnetismo.

10.2 Interacción de intercambio.

10.3 Interacción de intercambio entre electrones libres.

10.4 Modelo de bandas del Ferromagnetismo.

10.5 Anti ferromagnetismo.

(3er. Tarea-Examen)

Bibliografía básica:

Notas del curso.

Kittel, Charles. Introducción a la Física del Estado Sólido.

Ibach H., Lüth H., Solid-State Physics. An introduction to principles of Materials Science. 2a. Ed. (1995).

Exámenes: 3 exámenes parciales 70%

7 Tareas 30%. NO HAY EXAMEN FINAL NI REPOSICIONES.