Cálculo de propiedades electrónicas (AFE-4)

Número de créditos: 10

Horas a la semana: 10

Teoría: 6

Practica: 4

Requisitos: AFB-1, AFB-2, AFB-3, AFE-1

Clave: AFE-4

Asignatura: Especifica

Descripción de la asignatura: La posibilidad de generar corrientes eléctricas en los materiales depende de la estructura e interacción de los átomos que los componen. Los átomos están constituidos por partículas cargadas positivamente (los protones), negativamente (los electrones) y neutras (los neutrones). La conducción eléctrica de los materiales sólidos, cuando existe, se debe a los electrones más exteriores, ya que tanto los electrones interiores como los protones de los núcleos atómicos no pueden desplazarse con facilidad. Los materiales conductores por excelencia son metales, como el cobre, que usualmente tienen un único electrón en la última capa electrónica. Estos electrones pueden pasar con facilidad a átomos contiguos, constituyendo los electrones libres responsables del flujo de corriente eléctrica. En otros materiales sólidos los electrones se liberan con dificultad constituyendo semiconductores, cuando la liberación puede ser producida por excitación térmica, o aisladores, cuando no se logra esta liberación. Los  mecanismos microscópicos  de  conducción  eléctrica  son  diferentes  en  los materiales superconductores y en los líquidos. En los primeros, a muy bajas temperaturas y como consecuencia de fenómenos cuánticos, los electrones no interactúan con los átomos desplazándose con total libertad (resistividad nula). En los segundos, como en los electrólitos de las baterías eléctricas, la conducción de corriente es producida por el desplazamiento de átomos o moléculas completas ionizadas de modo positivo o negativo. Los materiales superconductores se usan en  imanes  superconductores  para  la  generación  de  elevadísimos  campos magnéticos.

Contenidos:

•   Estados electrónicos.

•   Estructura Electrónica de sólidos.

•   Estados de volumen y superficie.

•   Propiedades electrónicas de metales, semiconductores y aislantes.

•   Métodos empíricos.

•   Métodos de primeros principios.

Índice Temático:

1.    Estados  electrónicos.  Mecánica  cuántica.  Estructura  electrónica  de  los átomos.  Estructura  electrónica  de  moléculas  pequeñas.  Enlace  polar simple. Moléculas diatómicas.

2.    Estructura  Electrónica  de  sólidos.  Bandas  de  energía.  Dinámica  del electrón. Características de diferentes tipos de sólidos.

3.   Estados de volumen y superficie.

4.   Propiedades electrónicas de metales, semiconductores y aislantes.

5.   Métodos  empíricos.  Teorema  de  Bloch.  Modelo  Tight  binding.  Método

SGHM.

6.   Métodos  de  primeros  principios.  Método  LMTO.  Método  APW.  Método

LAPW-lo

Bibliografía Básica:

•   Electronic structure and the properties of solids, Walter Harrison, W. H.

Freeman and Company, San Francisco, USA (1989).

•   Elementary Electronic Structure, Walter Harrison, World Scientific, London

(1999).

•   Introduction to the electronic Properties of Material, 2nd  Edition, David. C.

Jiles, Nelson Thornes Ltd, UK (2001).

•    Theory of single and multiple interfaces: The method of surfaces Green Function Matching, Federico Garcia Moliner and Victor R. Velasco, World Scientific Publishing Co. London (1992).

•   ABCofDFT, Kieron Burke and friends, http://dft.rutgers.edu/kieron/beta.

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