FISICA DEL ESTADO SOLIDO I

FISICA DEL ESTADO SOLIDO I

GRADO EN FISICA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:38)
Código
100830
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
3
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
FÍSICA DE LA MATERIA CONDENSADA
Departamento
Física Aplicada
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
Máximo Gómez Flórez
Grupo/s
1
Departamento
Física Aplicada
Área
Física de la Materia Condensada
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
T3304 (Trilingüe)
Horario de tutorías

Lunes a Viernes de 18h a 20h

URL Web
-
E-mail
maximo@usal.es
Teléfono
+34 923 294400, Ext. 1331

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Es una asignatura que forma parte del módulo Física del Estado Sólido que a su vez está compuesto por 2 asignaturas.

Papel de la asignatura.

Es una asignatura obligatoria dentro del Grado en Física.

Perfil profesional.

Al ser una asignatura obligatoria, es fundamental en cualquier perfil vinculado al Grado en Física

3. Recomendaciones previas

Asignaturas que continúan el temario

Electrónica Física

Física del Estado Sólido II

Asignaturas que se recomienda cursar simultáneamente

Todas las obligatorias de tercero

Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente

Todas las de primero y segundo

4. Objetivo de la asignatura

  • Comprender la relación entre estructura, características de enlace, y propiedades de los sólidos.
  • Saber calcular aspectos geométricos de átomos en cristales a partir de las características de los mismos.
  • Reconocer la equivalencia de la formulación del orden cristalino en el espacio real y el recíproco.
  • Aplicar las leyes de la difracción para reconocer los patrones de difracción de estructuras cristalinas sencillas.
  • Comprender la importancia que tiene la simetría de un sistema físico respecto de los observables del mismo.
  • Saber interpretar una estructura de bandas.
  • Comprender la relación entre la estructura de bandas de los sólidos y sus propiedades electrónicas
  • Aprender y utilizar someramente algunos métodos de cálculo de estructura de bandas.
  • Saber plantear modelos sencillos de sistemas físicos y caracterizar los observables del mismo.
  • Entender la equivalencia entre la dinámica de iones y fonones.
  • Saber entender y utilizar las relaciones de dispersión de fonones de un cristal.
  • Comprender y saber deducir las propiedades mecánicas y térmicas de los sólidos relacionadas con los fonones.
  • Aprender a deducir propiedades de materiales teniendo en cuenta su composición química y los estados de energía de iones y electrones.
  • Realizar las aproximaciones apropiadas para comprender distintos fenómenos electrónicos en sólidos a partir de la teoría de bandas.
  • Asimilar el papel fundamental de la estructura electrónica y su influencia en las propiedades de transporte.
  • Conocer las propiedades electrónicas de los semiconductores.
  • Aplicar los distintos modelos de conductividad en sólidos, y en particular la teoría de bandas, para describir sus propiedades electrónicas y de transporte.

5. Contenidos

Teoría.

1. CONCEPTOS BÁSICOS.

Atomística y materiales sólidos

Distribuciones periódicas de átomos. Cristales

Redes cristalinas

Estructuras cristalinas notables

Materiales sólidos y enlace químico

2. LA RED RECÍPROCA

Propiedades periódicas y red recíproca

Difracción de rayos X

Red recíproca

Zonas de León Brillouin

3. ESTADOS ELECTRÓNICOS EN CRISTALES I

Estados electrónicos y simetrías de cristales

Conductores, aislantes y semiconductores

Métodos de cálculo de estructura de bandas: Base de ondas planas

Métodos de cálculo de estructura de bandas: Método del enlace fuerte

4. ESTADOS ELECTRÓNICOS EN CRISTALES II

Aproximación  semiclásica:

El asunto de la masa efectiva

El asunto de los huecos

Conductores: Modelo de jalea real

Modelo sencillo de semiconductor

5. DINÁMICA DE IONES EN CRISTALES

Aproximación  armónica

Fonones

Modelos de Debye y de Einstein

Capacidad calorífica de cristales

Efectos anharmónicos: Dilatación térmica

Efectos anharmónicos: Conductividad térmica

6. PROPIEDADES DE TRANSPORTE

Dinámica de portadores en campos electromagnéticos

Propiedades galvanomagnéticas

Propiedades  termoeléctricas

Introducción a las propiedades de transporte en metales

Introducción a las propiedades de transporte en semiconductores

Práctica.

Resolución de problemas relativos a cada uno de los temas preceden- tes.

Desarrollo y entrega de problemas propuestos por el profesor

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CB-1: Demostrar poseer y comprender conocimientos en el área de la Física a partir de la base de la educación secundaria general, a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia en el estudio de la Física.

CB-2: Saber aplicar los conocimientos físicos a su trabajo o vocación de una forma profesional y poseer las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro del área de la Física.

CB-3: Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, dentro del área de la Física, para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB-4: Poder transmitir información, ideas, problemas y soluciones del ámbito del área de la Física a un público tanto especializado como no especializado.

CB-5: Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores en Física con un alto grado de autonomía.

CG-1: Desarrollar las capacidades de análisis y de síntesis con el objeto de poder abstraer las propiedades estructurales de la realidad física distinguiéndolas de aquellas puramente ocasionales y poder inferirlas, comprobarlas o refutarlas con experimentos u observaciones físicas.

CG-2: Incrementar la capacidad de organización y planificación con el objeto de resolver con éxito el problema analizado.

CG-3: Desarrollar la capacidad de razonamiento crítico para poder identificar analogías entre fenómenos físicos diferentes y ser capaz de construir modelos físicos, así como poder detectar errores en razonamientos, aproximaciones o cálculos incorrectos.

CG-4: Ser capaz de plantear y resolver problemas físicos obteniendo una descripción no sólo cualitativa sino también cuantitativa y con el grado de precisión que sea requerido del fenómeno físico en cuestión.

CG-5: Aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas.

Específicas.

CE-1: Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.

CE-2: Haberse familiarizado con las áreas más importantes de la Física, no sólo a través de su importancia intrínseca, sino por la relevancia esperada en un futuro para la Física y sus aplicaciones, familiaridad con los enfoques que abarcan muchas áreas en Física.

CE-3: Saber formular las relaciones funcionales y cuantitativas de la Física en lenguaje matemático y aplicar dichos conocimientos a la resolución explícita de problemas de particular interés.

CE-4: Ser capaz de evaluar claramente los ordenes de magnitud, de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo por lo tanto el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.

CE-5: Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados.

CE-6: Ser capaz de buscar y utilizar bibliografía en Física y otra bibliografía técnica, así como cualquier fuente de información relevante para trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos.

CE-7: Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso / situación y establecer un modelo del mismo; el graduado debería ser capaz de realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable; pensamiento crítico para construir modelos físicos.

CE-8: Ser capaz de trabajar en un grupo interdisciplinario, de presentar mediante medios escritos y orales su propia investigación o resultados de búsqueda bibliográficos tanto a profesionales como a público en general.

CE-9: Haberse familiarizado con los modelos experimentales más importantes, además ser capaces de realizar experimentos de forma independiente, así como describir, analizar y evaluar críticamente los datos experimentales.

CE-10: Adquirir una comprensión de la naturaleza de la investigación en Física, de las formas en que se lleva a cabo, y de cómo la investigación en Física es aplicable a muchos campos diferentes al de la Física, por ejemplo la ingeniería; habilidad para diseñar procedimientos experimentales y teóricos para: (i) resolver los problemas corrientes en la investigación académica o industrial; (ii) mejorar los resultados existentes.

CE-11: Capacitar para el desarrollo de actividades de promoción y desarrollo de la innovación científica y tecnológica y actividades profesionales en el marco de tecnologías avanzadas.

7. Metodologías

 

Clases de teoría

 

Mediante clases magistrales y la participación del alumnado se desarrollarán los contenidos teóricos de la asignatura

Clases de resolución de problemas

 

En las clases prácticas se irán resolviendo por parte del profesor y los alumnos los problemas planteados y para ello se les entregará a los estudiantes una colección de enunciados.

Trabajo y exposición de problemas y cuestiones en seminarios

 

Los estudiantes participaran activamente en clase mediante la exposición de problemas y la discusión en grupo. Los estudiantes deberán trabajar, resolver y exponer problemas propuestos, para cuya preparación contará con el apoyo del profesor en el horario de tutorías. En esta actividad los estudiantes podrán compartir con sus compañeros y con el profesor las dudas que encuentren.

Entrega de trabajos voluntarios

Cada estudiante resolverá y entregará al profesor ejercicios de forma individualizada y voluntaria para mejorar su formación. Los ejercicios entregados por el profesor serán corregidos y calificados por éste, realizando los comentarios y sugerencias que considere oportunos para que el estudiante pueda alcanzar los objetivos y competencias ligados a esta asignatura.

Tutorías

El profesor estará disponible en los horarios establecidos para atender de forma individualizada las dudas de los estudiantes. Además estos podrán utilizar la plataforma "studium" para poner en común sus dudas, en la que se fomentará la discusión entre los estudiantes para aclarar estas cuestiones.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

TÍTULO

AUTOR

EDICIÓN

LUGAR DE PUBLICACIÓN

TIPO DE RECURSO

SIGNATURA

Solid State Physiscs

 

Introducción a la Física del Estado Sólido

HOOK, J.R.,

HALL,H.E.:

 

KITTEL, CH.

 

 

 

WILEY

 

 

REVERTÉ

Libro

 

 

Libro

AZ/P0/538.9 HOO sol

 

AZ/P0/538.9 KIT int  

Solid State Physics

ASHCROFT, N.W.; MERMIN, N.D.

 

HOLT, SAUNDERS

 

 

Libro

AZ/P0/538.9 ASH sol  

The Physics and Chemistry of Solids

PILLAI, S.O

 

NEW AGE

SCIENCE

Libro

AZ/P0/538.9 PIL sol  

OTROS COMENTARIOS:

 

El estudiante encontrará otro material relacionado con la asignatura (programa, transparencias, cuestiones, problemas, preguntas de autoevaluación, tareas, fotocopias, vídeos, etc.) en la plataforma "studium".

 

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La evaluación de las competencias de la materia se basará principalmente en el trabajo continuado, controlado periódicamente con diferentes

Instrumentos de evaluación, y conjuntamente con una prueba escrita final.

Criterios de evaluación.

La evaluación valorará la adquisición de las competencias de carácter teórico y práctico que se comprobará tanto por actividades de evaluación continua como por una prueba escrita final.

Instrumentos de evaluación.

Se utilizarán los siguientes:

Evaluación continua:

Seminarios: En cada seminario los alumnos se organizarán en grupos heterogéneos de tres alumnos máximo y deberán resolver y entregar dos problemas y/o cuestiones. Se evaluará críticamente, bajo criterios estrictamente científicos por una parte la teoría (conocimiento de conceptos, enunciados y razonamientos expuestos en las clases de teoría), y por otra, los problemas (resolución de enunciados análogos a los explicados en las clases prácticas) de cada seminario y se valorará sobre 10 puntos. Se hará la media entre todos los seminarios, penalizando medias “escandalosas” (p. ej. 1 y 9 no producirá un 5) y la no asistencia a los seminarios. La media de los seminarios supone un 25% de la nota final.

 

  • Participación en clase, interés y entrega de ejercicios y/o problemas voluntarios. Se evaluará, críticamente, bajo criterios estrictamente científicos la participación en clase, interés y en su caso la entrega de ejercicios y trabajos propuestos por el profesor a lo largo del curso, así como la exposición y debate de los mismos en clase. Se valorará muy negativamente los fraudes (copia acrítica de compañeros o de otros medios, por ejemplo Wikipedia). Constituirán un 5% de la nota total de la asignatura

 

Prueba escrita final: El profesor encargado de la asignatura establecerá, de acuerdo con la marcha de la explicación de la asignatura y trabajo sobre la misma, una única prueba escrita con dos partes, una de teoría y otra de problemas. Cada parte se valorará sobre 10 puntos, se hará la media entre ambas partes, penalizando ponderadamente medias “escandalosas” (p. ej. 1 y 9 no producirá un 5). Dicha media contabilizará como un 70% de la nota final. Para poder superar la asignatura se requiere que la calificación obtenida en esta prueba supere el 30% de la nota máxima de la prueba.

Recomendaciones para la evaluación.

Para la adquisición de las competencias previstas en esta materia se recomienda la asistencia y participación activa en todas las actividades programadas.

Recomendaciones para la recuperación.

Se establecerá un procedimiento para la recuperación de la parte de evaluación continua y se realizará una prueba escrita de recuperación, aplicando estrictos criterios científicos para su calificación.

11. Organización docente semanal