Esta asignatura tiene por objetivo profundizar en los fenómenos básicos relacionados con las propiedas físicas de los sólidos cristalinos. Proporciona una preparación teórica básica para comprender la Física de la Materia Condensada y sus múltiples aplicaciones prácticas.



Presupone un buen conocimiento de Física Cuántica, Física Estadística, conocimientos básicos de computación y el haber cursado con éxito la asignatura obligatoria "Física del Estado Sólido II".

Dinámica de electrones en cristales. Scattering. Efectos anarmónicos. Propiedades magnéticas. Defectos y propiedades ópticas.

Física del Estado Sólido (6ECTS, obligatoria, 4ºcurso)



Programa



1- Introducción

Aproximación de Born-Oppenheimer. Electrones en sólidos. Partículas independientes. Bandas de energía. Metales, aislantes y semiconductores.

2- El modelo de Drude

Introducción. Conductividad dc. Efecto Hall y magnetorresistencia. Conductividad ac. Conductividad térmica y efectos termoeléctricos.

3- El modelo de Sommerfeld

Modelo de electrones libres. El estado base del gas de electrones. Estadística de Fermi. Propiedades térmicas del gas de electrones. Conducción eléctrica y térmica.

4- Redes cristalinas

Redes de Bravais. Ejemplos. Celdas primitiva, convencional y de Wigner-Seitz. Estructuras cristalinas. Ejemplos. Red recíproca: definiciones y ejemplos. Zona de Brillouin.

5- Electrones en cristales

Potencial periódico. Teorema de Bloch. Condiciones de Born-von Karman. Superficie de Fermi. Densidad de estados. Electrones casi libres: Teoría de perturbaciones. Aparición de gaps de energía. Bandas en 1D y 3D. Electrones fuertemente ligados: método LCAO. Formulación en 1D y 3D.

6- Dinámica vibracional

Aproximación armónica. Vibraciones de red. Ejemplos: Red monoatómica unidimensional. Condiciones de contorno. Red unidimensional con una base. Modos acústicos y ópticos. Red tridimensional monoatómica. Matriz dinámica. Relaciones de dispersión. Conexión con la teoría de la elasticidad. Condicionamientos de la simetría. Modos transversales y longitudinales. Ley de Dulong-Petit.

7- Teoría cuántica del cristal armónico

Cuantización. Relaciones generales. Operadores de creación y aniquilación. Energía vibracional. Distribución térmica de fonones. Calor especifico. Expresiones generales discreta y continua. Densidad de modos. Modelos de Einstein y de Debye. Temperatura de Debye.

8- Semiconductores

Propiedades generales. Estructura de bandas. Portadores en equilibrio térmico. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Semiconductores inhomogeneos. La unión p-n.



Bibliografía obligatoria

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Bibliografía básica

* N. W. Ashcroft y N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing 1976.

* C. Kittel, Introducción a la Física del Estado Sólido, Springer 1995.



Bibliografía de profundización

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Revistas

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Direcciones de Internet

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El libro de texto indicado en la bibliografía (Ashcroft y N. D. Mermin) se utilizará desde el primer día de clase y es imprescindible para poder seguir la asignatura, por lo que es muy recomendable que se disponga de él antes de empezar el curso.



Aparte de ese libro, a traves del sistema Moodle se distribuirá material adicional de lectura en cada tema.



Se distribuirán también ejemplos de pequeños programas escritos en MATHEMATICA que permiten realizar cálculos y mostrar los resultados para diversos ejemplos relacionados con la materia. En base s esos programas, se encargarán tareas a los alumnos consistentes en su modificación o el diseño de otros nuevos (en el lenguaje o sistema elegido por el alumno) que permitan obtener resultados para otros ejemplos.



Regularmente se asignarán páginas del libro de texto o del material adicional para estudiar fuera del aula. Al comienzo de cada clase los alumnos podrán intervenir para exponer sus dudas y comentarios, y el profesor orientará la clase en función de estas intervenciones, aclarando los puntos difíciles y ampliando el material distribuido por escrito.



A través del sistema Moodle se distribuirán regularmente, en general cada semana, tareas para realizar en casa, consistentes en la realización de determinados ejercicios, y/o la realización de tests de autoevaluación.



Dependiendo de la marcha del curso, se podrán realizar también hasta tres prácticas de aula evaluadas, cuyo resultado se incluiría en la evaluación de la convocatoria ordinaria.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 70
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 30

Método de evaluación:



P= Calificación media de la actividades realizadas durante el curso, y en su caso de los

parciales escritos a lo largo del cuatrimestre ("prácticas de aula evaluadas")



E= Examen final escrito



En el caso de que P sea mayor o igual que 5, el alumno podrá renunciar a presentarse al examen final, y en ese caso la calificación final será P. Mientras que en el caso de que se presente al examen final, la calicación final vendría dada por 0.5xP + 0.5xE, si P > E; y 0.3xP+0.7xE, si P < E



En el caso de que P sea menor que 5, el alumno deberá presentarse al examen final y la calicación final vendrá dada por 0.5xP + 0.5xE, si P > E; y 0.3xP+0.7xE, si P < E .



MUY IMPORTANTE: En la convocatoria ordinaria el examen final constituye, como máximo, el 70% de la nota de la asignatura. Si alguien se presenta únicamente al examen final, su nota para esta asignatura será de 0,7 x Examen final, al contar con nota 0 para as actividades del curso.



RENUNCIAS: No es necesario indicar nada al profesor ni realizar ningún trámite en secretaría. La no asistencia al examen final supondrá directamente un no presentado, tanto en la convocatoria ordinaria como en la extraordinaria.

En la convocatoria extraordinaria el examen final constituye siempre el 100% de la nota de la asignatura.

-Libro de texto de Ashcroft y Mermin.

-Programa "Mathematica", que los alumnos de la UPV/EHU pueden descargar gratuitamente. En eGela se incluirán las instrucciones para poder hacerlo.

Oinarrizko bibliografia

* Ashcroft, N.W., Mermin, N.D. ¿Solid State Physics¿, Holt, Rhinehart & Winston 1976.

* Hook, J.R., Hall, H.E. ¿Solid State Physics¿, John Wiley 1991.

* Kittel, C., "Introducción a la Física del Estado Sólido", Reverté 1993.

Gehiago sakontzeko bibliografia

Se incluirá en eGela.

Aldizkariak

Se darán las referncias a lo largo del curso. Los alumnos de la UPV/EHU pueden descargarse la VPN que les da acceso a gran cantidad de revistas científicas.

Web helbideak

Se incluirán en eGela.