Física del estado sólido (AFE-1)
Número de créditos: 10
Horas a la semana: 10
Teoría: 6
Practica: 4
Requisitos: AFB-1, AFB-2, AFB-3
Clave: AFE-1
Asignatura: Especifica
Descripción de la asignatura. Presentar los fundamentos sobre los diferentes fenómenos físicos que se dan en los sólidos. En particular, que se tenga conocimiento de cómo la bastedad de átomos confabula para dar origen a los sorprendentes y variados fenómenos físicos en un sólido.
Contenidos:
• Introducción.
• Excitaciones elementales.
• Estructura y enlaces en sólidos.
• Teoría de bandas.
• Semiconductores.
• Defectos y difusión.
• Aislantes y sus propiedades.
• Dispositivos semiconductores.
• Más sobre excitaciones elementales.
• Magnetismo.
Índice Temático:
1. Introducción. Teorías y modelos en la física del estado sólido.
Aproximaciones al problema de muchos cuerpos. Fenómenos colectivos. Fenómenos emergentes: Física de partículas y vacío.
| Física del Estado Sólido
2. Excitaciones elementales. Fonones y el gas de Fermi. Capacidad calorífica de aislantes y metales. Aproximación semiclásica del transporte electrónico. Apantallamiento y teoría de Thomas-Fermi. Conductividad óptica de metales.
3. Estructura y enlaces en sólidos. Variedad de estados de la materia. Tipos de enlaces. Sólidos periódicos. Estructura y enlaces. Rayos X y espacio reciproco.
4. Teoría de bandas. Aproximación de un solo electrón. Potencial periódico y el teorema de Bloch. Modelo de Kronig-Penney. Aproximación de electrones casi-libres. Aproximación de amarre fuerte. Estructura de bandas de materiales reales: conductor, semiconductor y aislante.
5. Semiconductores. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Estadística de electrones y huecos. Energía de ionización de impurezas. Estadística de semiconductores extrínsecos. Unión pn.
6. Defectos y difusión. Condiciones termodinámicas para el equilibrio.
Defectos de la red. Entropía configuracional. Difusión.
7. Aislantes y sus propiedades. Teoría de campo local. Relación de Clasussius-Mossotti. Teoría de Polarizabilidad. Modos ópticos en cristales iónicos. Propiedades ópticas de cristales iónicos. Aislantes covalentes.
8. Dispositivos semiconductores. LED, Celda solar, láser semiconductor, y transistor de efecto de campo.
9. Más sobre excitaciones elementales: Gas de electrones en interacción: Plasmones. Interacción electrón-hueco: Excitones. Interacción espín-espín: Magnones. Interacción electrón-fonón: Polarones.
10. Magnetismo. Diamagnetismo y paramagnetismo. Origen de interacciones magnéticas. Ferromagnetismo y anti ferromagnetismo. Interacciones de intercambio magnéticas. Ondas de espín. Magneto resistencia gigante y colosal.
11. Tópicos especiales (Opcional). Superconductividad: Teoría BCS.
Termodinámica y transporte. Invarianza de norma. Teoría Landau- Ginzburg. Electrodinámica. Desorden: Localización de Anderson. Transición metal-aislante. Efectos de interacción. Efecto Kondo. Efecto Hall cuántico y sistemas electrónicos correlacionados. Físicas de sistemas de baja dimensión: Sistemas 1D y 2D. Física de superficies.
Bibliografía
| Física del Estado Sólido
• N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid state physics, Holt, Rinehart and
Winston, 1976.
• C. Kittel, Introduction to solid state physics, John Wiley & Sons, Inc., 1995.
• J. M. Ziman, Principles of the theory of solids, John Wiley & Sons, Inc.,
1976.
• M. A. Omar, Elementary solid state physics: principle and applications, Addison-Wesley, 1975.