G1031423 - Física do Estado Sólido (Estrutura da Materia) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 6.00
• Total: 6.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 24.00
• Clase Interactiva Seminario: 24.00
• Horas de Titorías: 3.00
• Total: 51.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007
• Departamentos: Física da Materia Condensada
• Áreas: Física da Materia Condensada
• Centro: Facultade de Física
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: null

Profesores

Nome	Coordinador
MOSQUEIRA REY, JESUS MANUEL.	NON
RAMOS ALVAREZ, ALBERTO.	NON
VEIRA SUAREZ, JOSE ANTONIO.	SI

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	SI
Grupo /CLE_02	Horarios	Clase Expositiva	SI	NON
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	SI	NON
Grupo /CLIS_02	Horarios	Clase Interactiva Seminario	SI	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON
Grupo /TI-ECTS02	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON
Grupo /TI-ECTS03	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
Integrar conceptos e nocións sobre distintas propiedades físicas xa aprendidas en cursos anteriores e utilizalos como parte esencial do desenvolvemento da física dos sólidos.

Coñecer as propiedades dos sólidos cristalinos en termos dos seus constituíntes -átomos (rede) e electróns- do seu estado de movemento ou das interaccións entre eles.

Fomentar o interese e a capacidade do alumno para catalogar e modelizar os fenómenos subxacentes ás propiedades dos sólidos cristalinos, así como comprender as principais aproximacións (adiabática, harmónica, partículas independentes, campo medio, etc.) empregadas nesta disciplina.

Coñecer e estimar a orde de magnitude das principais propiedades dos sólidos cristalinos e magnitudes asociadas.

Potenciar a percepción do alumno de sistemas fisicamente diferentes pero que mostran analoxías, permitindo a aplicación de solucións xa coñecidas a novos fenómenos.

Fomentar e formar ao alumno na utilización das fontes bibliográficas para a obtención de documentación relativa os temas estudados ou datos necesarios para a resolución de problemas.

Desenvolver as capacidades de análises e sínteses do alumno, así como de comunicación oral e escrita.

Contidos
1. ESTRUTURA CRISTALINA. Distribución periódica de átomos. Tipos fundamentais de redes. Exemplos de estruturas. Ocos estruturais. Defectos reticulares: vacantes e dislocacións
2. REDE RECÍPROCA E DIFRACCIÓN DE RAIOS X. Sistemas de planos reticulares: índices de Miller. Rede recíproca. Difracción de ondas polos cristais. Zonas de Brillouin. Factor de estrutura da base
3. ENLACE CRISTALINO. Cristais de gases inertes. Cristais iónicos. Cristais covalentes. Enlace metálico
4. DINÁMICA DE REDES. Vibracións en cristais monoatómicos e poliatómicos. Cuantización das vibracións: fonons. Vibracións en cristais iónicos. Dispersión inelástica de fonons
5. PROPIEDADES TÉRMICAS RETICULARES. Densidade de modos. Calor específica reticular. Dilatación térmica. Conductividade térmica
6. GAS DE FERMI DE ELECTRÓNS LIBRES. Estado fundamental. Calor específica do gas electrónico. Conductividades eléctrica e térmica. Lei de Wiedemann-Franz. Efecto Hall e magnetorresistencia. Propiedades ópticas
7. BANDAS DE ENERXÍA. Ecuación de Schrödinger nun potencial periódico: estados Bloch. Modelo de electróns cuasilibres e fortemente ligados. Superficies de Fermi. Metais e illantes
8. DINÁMICA SEMICLASICA DE ELECTRÓNS BLOCH. Ecuacións de movemento. Masa efectiva. Movemento en campos eléctricos. Movemento en campos magnéticos
9. CRISTAIS SEMICONDUTORES. Estatística de portadores. Dopado de semicondutores. Influencia das impurezas na concentración de portadores. Conductividade e mobilidade. Semicondutores inhomogéneos: a unión p-n
10. MAGNETISMO. Diamagnetismo: ecuación de Langevin. Paramagnetismo: lei de Curie. Interacción de troco. Orde ferromagnético. Dominios ferromagnéticos: histérese. Orde ferrimagnético e antiferromagnético
11. SUPERCONDUCTIVIDADE. Efecto Meissner e correntes persistentes. Ecuacións de London. Campos magnéticos críticos. Teorías BCS e de Ginzburg Landau. Cuantización do fluxo magnético. Efecto Josephson. Supercondutividade de alta temperatura


Bibliografía básica e complementaria
Básica:

1. C. Kittel.
Introducción a la Física del Estado Sólido, Ed. Reverté (3ª edición española 1993).
2. N.W. Ashcroft and N.D. Mermin.
Solid State Physics, Ed. Holt, Rinehart and Winston, Philadelphia 1975.
3. J. Maza, J. Mosqueira e J.A. Veira, Física do Estado Sólido, Manuais Universitarios (USC, 2008).
4. J. Maza, J. Mosqueira e J.A. Veira.
Física do Estado Sólido. Exercicios resoltos, Manuais Universitarios (USC, 2009).
5. L. Mihály and M.C. Martin.
Solid State Physics. Problems and solutions, Ed. Wiley-VCH (2ª edición 2009).


Complementaria:

- P.V. Pavlov e A.F. Jojlov, Física del Estado Sólido, Ed. MIR, 1987.
- H.M. Rosenberg, El estado sólido, Ed. Alianza Universidad, 1991.
- H.E. Hall, Física del Estado Sólido, Ed. Limusa, 1978.
- H. Ibach and H. Lüth, Solid-State Physics, Ed. Springer-Verlag, 1991.
- G. Burns, Solid State Physics, Ed. Academic Press, 1985.
- J. S. Blakemore, Solid State Physics, Cambridge University Press, London 1985.
- J. M. Ziman, Principios de la Teoría de Sólidos, Ed. Selecciones Científicas 1969.
- H.J. Goldsmid, Problemas de Física del Estado Sólido, Ed. Reverté 1975.
- J. Piqueras e J.M. Rojo
Problemas de Introdución a la Física del Estado Sólido, Ed.Alhambra, 1980.




Competencias
Coñecemento das propiedades dos sólidos cristalinos en termos dos seus constituíntes -átomos (rede) e electróns- do seu estado de movemento ou das interaccións entre eles. En particular, distinción dos distintos tipos de sólidos cristalinos en función de:
A distribución espacial dos átomos constituíntes ou dos mecanismos de cohesión.
As propiedades térmicas, eléctricas ou magnéticas.

Coñecemento dos principais modelos desenvolvidos para explicar os fenómenos subxacentes ás propiedades dos sólidos cristalinos, así como unha boa comprensión das principais aproximacións (adiabática, harmónica, partículas independentes, campo medio, etc.) empregadas nesta disciplina.

Capacidade de aplicar os coñecementos adquiridos sobre modelos, aproximacións, etc. á solución de cuestións relativas á física de sólidos cristalinos.

Coñecemento e capacidade para realizar estimacións a orde de magnitude das principais propiedades dos sólidos cristalinos e magnitudes asociadas e manexo con soltura de devanditas ordes de magnitude.

Capacidade de buscar e manexar bibliografía e fontes de información relativas á física dos sólidos.

Capacidade de análise e síntese, así como de comunicación oral e escrita de estudos, resultados, etc.

Metodoloxía da ensinanza
O contido básico dos temas da materia será abordado nas clases expositivas. Cada tema iniciarase cunha breve introdución do seu contido, situándoo no contexto global da materia -e en xeral no dos dos contidos do Grao de Física- e concluirase cun resumo destacándose os aspectos máis relevantes. O esquema xeral das clases expositivas será:
- Definición/descrición do sistema ou propiedade física que se quere estudar indicando os observables relevantes, as súas ordes de magnitude, etc.
- Hipótese, aproximacións, simplificacións, etc. que se utilizarán no desenvolvemento do tema co fin de elaborar un modelo matemático.
- Comparación dos resultados dos modelos cos experimentais e discusión das limitacións de tales modelos, posibles extensións, etc.
Hai publicado pola USC un manual da materia (Referencia bibliográfica Num. 3) cos contidos de cada tema expostos seguindo este mesmo esquema polo que non é necesario que o alumno tome nota exhaustiva das explicacións do profesor. De feito, a maior parte dos desenvolvementos matemáticos inherentes aos contidos da materia obvianse na exposición, podendo seguirse no citado manual. Ademais, o material utilizado para as exposicións estará disposición do alumno.

Nas clases interactivas abordarase a explicación, tanto conceptual como de desenvolvemento, dos exercicios fornecidos con anterioridade ao alumno. Existe tamén un manual de exercicios resoltos (Referencia bibliográfica Num. 4) da materia publicado pola USC, polo que estas clases non se dedicarán á mera resolución dos exercicios (que o alumno pode ver no citado manual) senón que se tratará de incidir nas hipóteses, aproximacións, etc. subxacentes nos modelos aprendidos, no manexo e asimilación de ordes de magnitude, etc. No manual de exercicios resoltos inclúese tamén unha colección de exercicios propostos (na súa maioría extraídos de exames doutros cursos contidos similares a este) acompañados da solución (aínda que non do seu desenvolvemento) co fin de que o alumno poida ir realizando un proceso continuo de autoevaluación. Esta actividade permitirá comprobar tanto ao profesor como ao alumno o grao de comprensión e asimilación da materia impartida. Ademais, nestas sesións proporanse periodicamente cuestións ou exercicios de resposta relativamente breve (trátase de realizalos durante unha clase normal) que o alumno deberá realizar, por escrito, individualmente e que servirán como material para a súa avaliación continua.

Nas sesións de titoría incidirase no seguimento da comprensión ou asimilación por parte do alumno dos contidos da materia así como na resolución das dúbidas que este expoña e no seu guiado de forma personalizada na aprendizaxe da materia.

A asistencia a clases e sesións de titoría son voluntarias, aínda que para a nota final valoraráse a asistencia ás mesmas.

Sistema de evaluación
Exame final escrito con cuestións conceptuais e problemas de dificultade similar aos discutidos nas clases interactivas.
Para os alumnos que opten por participar na materia de forma que se poida facer unha avaliación continua a nota global será a suma do 60% da nota do exame final (de xuño ou de xullo) máis o 40% da nota total alcanzada nos controis periódicos que se realizarán nas clases interactivas. A asistencia (controlada mediante folla de firmas diaria) á clase (expositivas e interactivas) modulará este 40% de forma que se multiplicará esta nota polo factor:
1 para asistencia maior de 90%, 0.6 para asistencia entre 70% e 90%, 0 noutros casos.

Tempo de estudo e traballo persoal
Horas
-Clases expositivas: 24
-Clases interactivas: 24
-Titorías personalizadas: 3
-Exame final: 3
Total traballo presencial: 54

-Estudo autónomo individual: 60 (24 referidas a clases expositivas e 36 ás interactivas)
-Escritura de exercicios, conclusións
ou outros traballos: 20
- Lecturas recomendadas, actividades
en biblioteca ou similar: 16
Total traballo persoal: 96

Recomendacións para o estudo da materia
Para un idóneo seguimento do curso recoméndase cursar as materias Electromagnetismo, Termodinámica e Teoría Cinética, Física Estatística e Física Cuántica.
A dispoñibilidade de manuais ben adaptados aos contidos da materia pode facilitar o traballo persoal por parte do alumno. O manual de exercicios resoltos editado pola USC contén as solucións explicadas dos problemas incluídos nos Boletíns que se lles suministran aos alumnos. Recoméndase, con todo, que o alumno trate de resolver por sí mesmo os exercicios propostos, utilizando o aprendido nas clases e utilizar o manual só nos casos de maior dificultade ou para a verificación dos resultados. Recoméndase igualmente que ademais da posible utilización destes manuais se manéxen outros textos sobre a temática, en particular as Referencias bibliográficas Nums. 1 e 2.

Observacións
Ademais das referencias indicadas, ao longo do curso indicaranse direccións na web con ilustracións ou aplicacións sobre aspectos concretos da materia de interese para o alumno.