Irakasgaiaren azalpena eta testuingurua

En esta asignatura se adquieren las nociones básicas de física de estado sólido necesarias para comprender los modelos aceptados que explican las propiedades físicas de los materiales. Asimismo se desarrollan los fundamentos de las teorías actuales que describen el comportamiento electrónico, magnético, térmico y óptico de los materiales y se resuelven problemas prácticos relacionados con la dependencia de las propiedades de los materiales con diversos parámetros externos.

Dado el carácter multidisciplinar de la asignatura, los objetivos específicos de aprendizaje se centran en:

- Relacionar las diversas propiedades físicas y aplicaciones de las diferentes familias de materiales: metálicos, poliméricos, cerámicos (incluyendo los vidrios), compuestos y

funcionales con su estructura físico-química.

- Seleccionar materiales para aplicaciones concretas a partir de las correspondientes

propiedades físicas y especificaciones.

- Determinar todo tipo de propiedades de los materiales en cualquier etapa de su proceso

de producción, transformación y aplicación, mediante técnicas convencionales y otras

novedosas e interpretar adecuadamente la información obtenida.

Ohiko deialdia: orientazioak eta uko egitea

El alumno deberá asistir al 75% de las clases teóricas como mínimo.

Se realizará un seguimiento personalizado del alumno a lo largo de toda la asignatura, evaluando su formación respecto al comportamiento y participación en el aula, a los ejercicios, cuestiones, prácticas de laboratorio, etc. que se le planteen y a los trabajos que deberán presentar por escrito y exponer en clase.

Para solicitar la anulación de una convocatoria, el alumno deberá hacerlo vía correo electrónico, 15 días naturales antes de la fecha oficial de la evaluación (ver horario web máster). Este mail estará dirigido a la secretaría administrativa del máster (isabel.colino@ehu.es), poniendo en copia al coordinador del máster (tutor de su Plan Formativo).

El alumno debe comprobar que recibe la confirmación de la recepción del mensaje enviado en el plazo máximo de 2 días hábiles. El coordinador le da curso y, con posterioridad, informa por esa misma vía al coordinador de la asignatura.

Antes del comienzo de cada curso académico se carga en su web el horario con las fechas ofíciales de evaluación: http://www.ehu.eus/es/web/masteringenieriamaterialesavanzados/egutegia-eta-ordutegia#

Irakasgai-zerrenda

Redes cristalinas y sistemas cristalinos. El concepto de celda unidad. Redes de Bravais. Grupos puntuales de simetría. Grupos espaciales. Algunas estructuras cristalinas reales.

La aproximación dipolar clásica. El campo eléctrico macroscópico. El campo eléctrico local sobre un átomo. Constante dieléctrica y polarizabilidad. Cristales ferroeléctricos. Transiciones displacivas.

Propagación de OEM planas en medios dieléctricos lineales dispersivos infinitos. Propagación de OEM planas en medios conductores lineales infinitos. Propagación de OEM planas en medios lineales anisótropos infinitos. Propagación de OEM en la frontera de dos medios dieléctricos lineales homogéneos no absorbentes: relaciones de Fresnel. Ecuaciones de Maxwell en medios no homogéneos.

Algunos ejemplos que muestran la inconsistencia de las teorías clásicas: Explicación de la radiación del cuerpo negro: la hipótesis de Planck. Aspecto dual de la radiación electromagnética. El efecto fotoeléctrico. Experiencias con rayos X: el experimento de Compton. Ondas de materia: la hipótesis de De Broglie. Las experiencias de Davison, Germer y Thompson. Paquetes de onda y principio de incertidumbre. La ecuación de onda de Schrödinger. Ecuación de onda independiente del tiempo. Ejemplos: el pozo de potencial infinito. El oscilador armónico. El pozo de potencial finito. Escalones de potencial. Penetración de una barrera de potencial.

El gas de electrones libres en un pozo de potencial cuadrado infinito. La densidad de estados. Función de distribución de Fermi-Dirac. Capacidad calorífica del gas de electrones. Emisión termoiónica. El efecto Schottky. El microscopio de emisión de campo.

Conductividad: teoría clásica del electrón. Conductividad: consideraciones cuánticas. Resultados experimentales y su interpretación. Superconductividad: teoría BCS. Superconductividad de alta temperatura.

Polímeros conductores y metales orgánicos. Conducción iónica. Conducción en óxidos metálicos. Materiales amorfos.

El electrón en el campo periódico de un cristal: teorema de Bloch. Bandas de energía en un cristal unidimensional: el modelo de Kronig-Penney. Esquemas de zona en una dimensión. La red recíproca: zonas de Brillouin. Estructura de bandas de algunos metales y semiconductores.

Estructura de bandas de los semiconductores. Semiconductores intrínsecos. Semiconductores extrínsecos. Masa efectiva. Efecto Hall. Dispositivos semiconductores.

Introducción. Absorción de luz en transiciones entre bandas y en la propia banda. Espectros ópticos de algunos materiales. Dependencia espectral: dispersión. Medidas de propiedades ópticas: ejemplos. Emisión de luz: emisión espontánea y estimulada. Dispositivos de emisión de luz: láseres y diodos. Otros dispositivos fotónicos de emisión, conmutación y modulación de luz. Materiales y aplicaciones.

Introducción. Conceptos básicos: El campo magnético en la materia: Diamagnetismo, Paramagnetismo y Ferromagnetismo. Antiferromagnetismo y Ferrimagnetismo. Teoría de Langevin del Diamagnetismo y Paramagnetismo. Teoría de campo molecular. Consideraciones mecano-cuánticas: Paramagnetismo y Diamagnetismo. Ferromagnetismo y Antiferromagnetismo.Materiales magnéticos ¿blandos¿. Pérdidas. Orientación de grano. Composición de materiales para núcleos de dispositivos electromagnéticos. Ferromagnéticos amorfos. Imanes permanentes (materiales magnéticos ¿duros¿). Materiales para almacenamiento de información y memorias magnéticas.

Calor, trabajo y energía. Capacidad calorífica. Conductividad térmica. Energía cinética de un gas.Teoría clásica de la capacidad calorífica. Los modelos mecano-cuánticos: el fonón. Contribución electrónica a la capacidad calorífica.Conducción térmica en metales y aleaciones: aproximación clásica. Conducción térmica en metales y aleaciones: consideraciones cuánticas. Conducción térmica en materiales dieléctricos. Expansión térmica: coeficiente de dilatación lineal.

Bibliografia

Nahitaez erabili beharreko materiala

1. Comportamiento electrónico, térmico y óptico de los materiales.

J. FERNÁNDEZ, R. BALDA, A. J. GARCÍA-ADEVA, M. A. ARRIANDIAGA.

Parte I, II, III. Servicio de publicaciones. E.S. de Ingeniería de Bilbao (2005)

2. Cuadernos I y II de Física III. J. FERNANDEZ & R. BALDA. Servicio de publicaciones. E.S. de Ingeniería de Bilbao (2005).

Oinarrizko bibliografia

3. Introduction to Solid State Physics. CHARLES KITTEL. Wiley (seventh edition).

Electric Properties of Materials. R. E. HUMMEL. Springer-Verlag (third edition)

Gehiago sakontzeko bibliografia

4. Solid State Physics. H. IBACH & H. LÜTH. Springer (second edition).

5. Lectures on the Electrical Properties of Materials. L. SOLYMAR & D. WALSH. Oxford University Press (fourth edition).



5. Electric Properties of Materials. R. E. HUMMEL. Springer-Verlag (third edition)

4. Lectures on the Electrical Properties of Materials. L. SOLYMAR & D. WALSH. Oxford University Press (fourth edition)