UNIVERSIDAD VERACRUZANA. CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN MICRO Y NANOTECNOLOGÍA Maestría en Ciencias en Micro y Nanosistemas

Transcripción

1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN MICRO Y NANOTECNOLOGÍA Maestría en Ciencias en Micro y Nanosistemas DATOS GENERALES Nombre de la experiencia educativa Área de formación Disciplinar Valor en créditos Física del Estado Sólido Período en que se cursa Primero Período escolar 9 Agosto-febrero Tiempo de duración 75 horas Formación disciplinaria para impartir la materia Doctorado o Maestría en Ciencias de la Electrónica o en Ciencias de los Materiales Programa elaborado por Dr. Pedro Javier García Ramírez, Dr. Leandro García González, Dr. Víctor Manuel Altuzar Aguilar, Dra. Claudia Oliva Mendoza Barrera, Dr. Jaime Martínez Castillo, M.I. Agustín Leobardo Herrera May, Dr. Ángel Sauceda Carvajal Fecha de elaboración Agosto de 2007 Fecha de aprobación Junta Académica Comisión de Área PRESENTACIÓN GENERAL Importancia de la experiencia educativa, dentro de la formación profesional Como profesionales en este campo tecnológico, es imperativo el conocer las propiedades de los materiales que intervienen en la fabricación de dispositivos, circuitos y sistemas a una escala de micras o nanómetros. El alterar el número de electrones activos dentro de un material, hace que sus propiedades originales sean alteradas. Se requiere tener un profundo conocimiento de la naturaleza interna de cada material durante el diseño de micro y nanoestructuras, lo que permitirá que el fenómeno que se desee estudiar pueda ser estudiado. Papel que cumple la experiencia educativa, dentro del área a que pertenece Dentro del área de especialización de este Programa de Maestría en Ciencias, esta Experiencia Educativa toma un papel importante ya que le proporciona al estudiante los conocimientos necesarios para comprender las propiedades electrónicas de los materiales

2 que toman parte en la conformación de los dispositivos micro y nanoelectrónicos. Teniendo este conocimiento, los alumnos podrán seleccionar el material adecuado para el diseño y fabricación de sensores de estado sólido para diversas aplicaciones. Materias correlacionadas Microelectrónica Nanoelectrónica Micro y Nanosistemas Técnicas de Caracterización Modelado de Micro y Nanoestructuras Nanociencia y nanotecnología OBJETIVOS GENERALES DE LA EXPERIENCIA EDUCATIVA Proporcionar un entendimiento básico de los aspectos fundamentales y aplicaciones del comportamiento del electrón dentro de los sólidos, especialmente en cristales así como las propiedades electrónicas de diferentes materiales (metales, semiconductores, dieléctricos, materiales magnéticos y superconductores), basados en la aplicación de los principios básicos de la física clásica y cuántica. UNIDADES, OBJETIVOS PARTICULARES Y TEMAS UNIDAD 1 La estructura cristalina, simetría y tipos de enlaces químicos 10 Entender los conceptos de la estructura cristalina, empaquetado atómico, los índices de Miller, enlaces químicos responsables de la cohesión de los sólidos y sus aplicaciones al desarrollo y propiedades de los materiales. 1.1 La red cristalina. 1.2 Simetría puntual 1.3 Las 32 clases de cristales 1.4 Tipos de enlaces (covalente, iónico, metálico, hidrógeno y van der Waals). UNIDAD 2 Difracción en estructuras periódicas 10 Presentar las herramientas analíticas necesarias para analizar la estructura interna de los sólidos haciendo énfasis en los cristales 2.1 Red reciproca 2.2 Zonas de Brillouin 2.3 Condiciones de Laue y ley de Bragg 2.4 Factor de estructura y defectos

3 2.5 Métodos para análisis de estructuras UNIDAD 3 Vibraciones de red y propiedades térmicas 12 Obtener una clara perspectiva del desempeño de una cantidad de dispositivos electrónicos/optoelectrónicos enfocándose en el papel fundamental de las vibraciones de la red cristalina (fonones), controlan la funcionalidad y aplicaciones de tales dispositivos. 3.1 Propiedades elásticas de los cristales 3.2 Ondas elásticas 3.3 Modelos de vibraciones de red 3.4 Fonones 3.5 Teorías de calor específico 3.6 Conducción térmica 3.7 Expansión térmica UNIDAD 4 Electrones en metales 13 Interpretar las propiedades metálicas en términos del movimiento de electrones libres así como la interacción de los electrones de conducción con los iones de la red cristalina. 4.1 Teoría del electrón libre en metales 4.2 Estadísticas de Fermi 4.3 Teorias de Banda de Sólidos UNIDAD 5 Semiconductores 15 Presentar las propiedades internas de los cristales semiconductores considerando la teoría de bandas, parámetros intrínsecos así como su dependencia térmica que son explotadas o llevadas a su mínima expresión en su uso como dispositivos. Estructura de banda Estadísticas del electrón Concentración de portadores y transporte Conductividad y movilidad Impurezas y defectos Efectos de campo magnético: resonancia ciclotrónica y efecto Hall

4 Propiedades ópticas: absorción, fotoconductividad y luminiscencia UNIDAD 6 Propiedades dieléctrica y magnéticas de los sólidos 15 Introducir los principios físicos correspondientes a las propiedades dieléctricas y magnéticas de los sólidos 6.1 Constante dieléctrica y susceptibilidad 6.2 Polarizibilidad dipolar, iónica y electrónica 6.3 Piezoelectricidad, piro y ferroelectricidad 6.4 Susceptibilidad magnética 6.5 Clasificación de materiales, diamagnetismo y paramagnetismo 6.6 Ferromagnetismo y antiferromagnetismo 6.7 Resonancia magnética HERRAMIENTAS Y RECURSOS DIDÁCTICOS Equipo de Computo, Software de propósito general, Material y Auxiliares Didácticos (Libros y Artículos Técnicos). TÉCNICAS DIDÁCTICAS Y ASPECTOS METODOLÓGICOS Exposiciones del maestro (teóricas y practicas) Trabajo individual o en grupo (dinámicas grupales) Resolución de problemas individualmente y en equipo Diseño de Actividades de enseñanza-aprendizaje de contenidos matemáticos: resolución de diversas situaciones problemáticas, formulación de conjeturas, razonamiento. Trabajos extra-clase (Investigaciones documentales y reportes técnicos de prácticas) Tipos de asesoría (presencial y virtual). EQUIPO NECESARIO Aula equipada con: pintarrón, mesas duplex, sillas, escritorio con silla, computadora con proyector digital [cañón] y conexión a internet, pantalla, marcador y borrador, marcador láser, biblioteca con ejemplares de los textos señalados en la bibliografía y en casos específicos videograbadora. BIBLIOGRAFÍA Solid State Physics: Problems and Solutions, Lázló Mihály, Michael C. Martin, Wiley-Interscience, Introduction to Solid State Physics, Charles Kittel, Wiley, Principles of the Theory of Solids, J. M. Ziman, Cambridge University Press, Advanced Solid State Physics, Philip Phillips, Westview Press, Solid State Physics, Neil W. Ashcroft, N. David Mermin, Brooks Cole, Solid State Physics, J. S. Blackmore, Cambridge University Press, 1985.

5 Solid State and Semiconductor Physics, J. P. McKelvey, Harper & Row, Electronic Structure and the Properties of Solids (The Physics of the Chemical Bond), Walter A. Harrison, Dover Publications Inc., REFERENCIAS ELECTRÓNICAS (Última fecha de acceso: Ago/07) OTROS MATERIALES DE CONSULTA: Publicaciones IEEE Publicaciones Solid State Electronics Revista Mexicana de Física Revistas de Superficies y Vacíos EVALUACIÓN FORMATIVA Examen, Examen sorpresa, Trabajos extra-clase, asignado, proyecto final (Prácticas, resolución de problemas...). SUMATIVA Concepto Porcentaje Forma de Evaluación Examen final Examen sorpresa Proyecto final Investigación documental Prácticas y problemas Total 100%