Física de semiconductores
Hoja de materia:
DATOS GENERALES:
| Descripción: | En este curso, el alumno conocerá los elementos básicos para la comprensión del comportamiento de los materiales denominados semiconductores. Asimismo, se acercará a las propiedades que definen a dichos materiales, los diferentes tipos de semiconductores de acuerdo a su composición, enlaces, estructura, y posibles aplicaciones. |
| Seriación y Correlación: | Subsecuentes: No aplica |
| Consecuentes: No aplica | |
| Objetivo: | Introducir al alumno al estudio de los semiconductores, enfocándose en los elementos y conceptos básicos del comportamiento de dichos materiales. |
| Objetivos específicos: | Conocer los elementos básicos de la Física del Estado Sólido asociados a la cristalografía, enlaces cristalinos, la difracción de ondas y la red recíproca así como la estructura fonónica, estructura de bandas y el gas de Fermi. Conocer la estructura cristalina de los semiconductores y las propiedades electrónicas, el concepto de masa efectiva, efectos de la inclusión de impurezas y las propiedades de conducción eléctrica y térmica. Introducir al alumno al conocimiento de cálculos de estructuras de bandas Revisar las propiedades vibracionales y las curvas de dispersión de semiconductores, así como las interacciones electrón-fonónEstudiar la presencia y tipos de defectos y sus propiedades electrónicas en la estructura, así como de transporte eléctricoAnalizar las propiedades ópticas de semiconductores, su función dieléctrica y las interacciones de cuasipartículas. Revisar algunas espectroscopías para el estudio de semiconductores y su importancia para establecer las propiedades físicas asociadas.Estudiar los fenómenos de recombinación y sus efectos.Analizar las propiedades de superficie e introducir al estudio de interfaces y multicapas. |
| Horas totales del curso: | (90) horas presenciales + (30) horas de autoestudio=120 horas totales |
| Créditos: | 8 créditos |
REVISIONES Y ACTUALIZACIONES:
| Líneas de investigación: | No aplica |
| Autores o Revisores: | Elaboración: Dr. José de Jesús Araiza Ibarra. |
| Fecha de actualización por academia: | No aplica |
| Sinopsis de la revisión y/o actualización: | No aplica |
PERFIL DESEABLE DEL DOCENTE:
| Disciplina profesional: | Doctorado en Ciencias Físicas o afines, con perfil de Física del Estado Sólido o Física Electrónica. |
| Experiencia docente: | Experiencia profesional docente mínima de tres años |
ÍNDICE TEMÁTICO:
| TEMA: | SUBTEMA |
| Cristalografía, Red Recíproca y Enlaces | RedesEstructuras cristalinasTipos de enlacesDifracción por cristales y dispersiónZonas de Brillouin y análisis de FourierTipos de Enlaces CristalinosSemiconductores cristalinos y amorfors |
| Estructura fonónica y propiedades mecánicas y térmicas | Vibraciones de la redPropiedades elásticas de la redCuantización de ondas elásticas y dispersiónCapacidad calorífica y conductividad térmica |
| Estructuras cristalinas de semiconductores | Semiconductores de Grupo IVSemiconductores II-VISemiconductores III-VEstructuras particulares:WurtzitaSpinelFluoritaDelafossitaPerovskitaOtras estructuras de interés |
| Bandas | Modelo del Electrón Casi-libreFunciones de BlochModelo de Kronig PenneyEcuación de onda de electrones en potenciales periódicosOrbitalesAlgunos semiconductores de interésSiGeCompuestos de GaSales de PbMgO, ZnO, CdOCalcopiritasSpinelDelafossitaPerovskitaSemiconductores amorfosDependencia de la TemperaturaDependencia isotópicaDensidad de estados |
| Transporte eléctrico y dispersión electrónica | Ecuaciones de MovimientoPortadores intrínsecosDopado y efectos de dopajeConcentración de portadores Defectos superficiales y profundosConductividadTipos de conducciónEfecto HallDifusiónConducción de Calor |
| Propiedades ópticas | Regiones espectralesFunción dieléctricaFenómenos ópticosReflexiónDifracciónTransmisiónAbsorciónCargas libresImpurezasInteracción electrón fotónTransiciones banda-bandaPolaritonesAcoplamientos: fonones, plasmones. |
| Recombinación | Banda-BandaExcitonesAutoabsorciónDonador-aceptorAugerEfecto de campoOtros fenómenos de recombinación |
BIBLIOGRAFIA
| Principal | Introduction to Solid State Physics, Charles Kittel (2005), Ed. Wiley & Sons. Solid State Physics, Neil W. Ashcroft and N. David Mermin (1976), Ed. Cengage Learning. The Physics of Semiconductors, Marius Grundmann 3rd. Edition (2016), Ed. Springer (Berlin) |
| Enlaces digitales: | |
| Complementaria: | Fundamentals of Semiconductors, Peter Y. Yu and Manuel Cardona 2nd. Edition (1999). Ed. Springer (Berlin) |
PLANEACIÓN EDUCACIONAL:
| Competencias generales: | Capacidad de investigación. Capacidad de aprender y actualizarse permanentemente. Habilidades para buscar, procesar y analizar información procedente de fuentes diversas. Capacidad para identificar, plantear y resolver problemas. Capacidad de abstracción, análisis y síntesis. |
| Competencias específicas: | Capacidad para el trabajo en equipoconocer y aplicar los conceptos básicos del mercado bursátilDesarrollar soluciones financieras con el uso de lenguaje de programaciónDemostrar disposición para enfrentar nuevos problemas en otros campos, utilizando sus habilidades específicas. Buscar, interpretar y utilizar literatura científica. |
CONTRIBUCIÓN AL PERFIL DE EGRESO:
| CONOCIMIENTO: | HABILIDADES: | VALORES: |
| Tener una comprensión profunda de los conceptos, métodos y principios fundamentales de las ondas electromagnéticas y su interacción con la materia Conocer y saber aplicar las técnicas espectroscópicas. Las metodologías básicas para la indagación y el descubrimiento en procesos de investigación. | Construir modelos simplificados que describan una situación compleja, identificando sus elementos esenciales y efectuando las aproximaciones necesarias. Operar e interpretar espectros vibracionales. Adquirir habilidades sobre los procesos de aprendizaje y autorregularlos para desarrollar la capacidad de aprender por sí mismo. | Tener hábitos de trabajo necesarios para el desarrollo de la profesión tales como el rigor científico, el autoaprendizaje y la persistencia. Actuar con responsabilidad, honradez y ética profesional, manifestando conciencia social de solidaridad y justicia. Mostrar tolerancia en su entorno social, aceptando la diversidad cultural, étnica y humana. Desarrollar un mayor interés por aquellos problemas cuya solución sea de beneficio social y el medio ambiente |
ESTRATEGIAS PEDAGÓGICAS:
| Estrategias de enseñanza: | Estrategias de aprendizaje: |
| El docente explicará la teoría y presentará ejemplos en las clases presenciales o virtuales. El docente presentará los procedimientos y métodos típicos para análisis espectral. Motivará a los estudiantes para trabajar de manera individual y en equipo. Sesiones de trabajo experimental individual o grupal Discusión de preguntas y problemas en clase. | El alumno asistirá al menos a un 80% de las clases principales o virtuales impartidas. El alumno asistirá al menos a un 80% de las clases prácticas impartidas. El estudiante trabajará en forma individual o por equipo en la comprensión de conceptos y la resolución de problemas. El estudiante desarrollará mapas conceptuales y mentales de los temas revisados El estudiante contestará preguntas o resolverá problemas individualmente para exponer en clase y discutir con sus compañeros. Asistirá a asesorías para resolver dudas sobre la teoría o sobre la solución de problemas. |
PROPUESTA DE CRITERIOS DE EVALUACIÓN:
| Criterio de evaluación: | Porcentaje: |
| Exámenes parciales Tareas Exposiciones Participación en clase Asistencia | 45 % 25% 15% 5% 10% |