UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES INSTITUTO DE FÍSICA PROGRAMA DE ESTADO SÓLIDO

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1 UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES INSTITUTO DE FÍSICA PROGRAMA DE ESTADO SÓLIDO APROBADO EN EL CONSEJO DE FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES ACTA 418 DEL 19 DE SEPTIEMBRE DE NOMBRE DE LA MATERIA PROFESOR OFICINA HORARIO DE CLASE HORARIO DE ATENCIÓN Estado Sólido Grupo de profesores De acuerdo al semestre Programación De acuerdo al semestre académico Nota 1: Este plan de asignatura es válido entre los semestres y INFORMACIÓN GENERAL Código de la materia Semestre Este plan de asignatura es válido entre los semestres y Área Física Horas teóricas semanales 4 Horas teóricas semestrales 64 No. de créditos 4 Horas de clase por semestre 64 Campo de Formación Física Teórica Validable Si Habilitable Si Clasificable No Requisitos Física Estadística, Mecánica Cuántica I, Física atómica. Corequisitos Ninguno Programas a los que se ofrece la materia Programa INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

2 Propósito del Curso: Justificación: Objetivo General: Objetivos Específicos: Proporcionar al estudiante los conocimientos básicos con respecto a las teorías modernas de la Física del Estado Sólido, hasta el nivel matemático y conceptual que exija un curso introductorio en estos temas El estado sólido es uno de los estados de la materia más importante, ya que está relacionado con propiedades mecánicas, ópticas, electromagnéticas, térmicas, acústicas, etc Es una rama de la física muy desarrollada donde existen gran variedad de modelos, y en la cual trabajan actualmente muchos científicos en el mundo Su gran aplicabilidad, como son los dispositivos electrónicos, metalúrgicos, cerámicos, cristalográficos, etc Para que la carrera de Física esté al nivel de otras instituciones del mundo, pues este curso forma parte importante de sus programas. Proporcionar al estudiante los conocimientos básicos con respecto a las teorías modernas de la Física del Estado Sólido, hasta el nivel matemático y conceptual que exija un curso introductorio en estos temas. Al terminar el curso el estudiante debe entender los principales conceptos, teorías y modelos de la física del estado sólido y utilizarlos en la formulación de explicaciones cuantitativas de fenómenos simples asociados a la estructura cristalina de los sólidos. Debe comprender los modelos que explican el origen microscópico de características fenomenológicas tales como la conductividad eléctrica, el calor específico, la constante dieléctrica, absorción o dispersión de excitaciones colectivas, etc. El estudiante estará en capacidad de: a. Identificar la estructura de los sólidos cristalinos. b. Explicar el comportamiento de un electrón en un campo periódico. c. Interpretar la clasificación los sólidos por su espectro energético. d. Formular la teoría de las vibraciones. e. Explicar e interpretar las transiciones de fase. f. Analizar las propiedades magnéticas de los sólidos. Contenido Resumido: 1-Introducción, Los materiales y los métodos del e 2-Estructuras Cristalinas 3-Estados Electrónicos 4-Dinámica de las Redes Cristalinas 5-Tópicos Especiales UNIDADES DETALLADAS Unidad No. 1. Introducción, Los materiales y los métodos del e Qué es la física del estado sólido?

3 Por qué estudiamos la física del estado sólido? Los fenómenos físicos y los materiales Los elementos de la tabla periódica Aproximación adiabática. Enlaces cristalinos 2 Unidad No. 2. Estructuras Cristalinas 2.1 Redes Cristalinas. Simetrías de translación. 2.2 Funciones periódicas. Red recíproca y sus propiedades 2.3 Difración de Rayos X Reglas de selección. 2.4 Teorema de Bloch. Reducción a una zona de Brillouin. Condiciones de Frontera y conteo de estados cuánticos y aproximación del cuasicontinuo 2 Unidad No. 3. Estados Electrónicos 3.1 Modelo de electrón libre. 3.2 Aproximación de electrones en un potencial periódico y Concepto de bandas de energía. Aproximación de electrones casi libres y fuertemente ligados. 3.3 Metales. Semiconductores. Semimetales. Aislantes. 3.4 Dinámica de electrones. Aproximación semiclásica. Masa efectiva. Huecos. Interacción electrón-hueco. Estados de impurezas. 3.5 Superficies de Fermi y metales. 3.6 Relación de dispersión energía vs. Vector,. Densidad de estados. Singularidades de Van Hove. 4

4 Unidad No. 4. Dinámica de las Redes Cristalinas 4.1 Aproximación armónica: cuántico vs. clásico: Fonones vs. Modos normales de vibración de la red cristalina. Modos ópticos y acústicos 4.2 Espectro de Fonones. Densidad de estados. Singularidades de Van Hove. 4.3 Aproximación armónica, Debye y Einstein. 4.4 Anharmonicidad y expansión térmica. 4.5 Conductividad térmica de fonones. 4 Unidad No. 5. Tópicos Especiales 5.1 Sólidos no cristalinos. 5.2 Hacia un cristal real: Dislocaciones y defec tos 5.3 Diamagnetismo and Paramagnetismo 5.4 Ferromagnetismo and Antiferromagnetismo 5.5 Nanoestructuras Sólidas 5.6 Física de Superficies e interfaces 5.7 Aleaciones 5.8 Propiedades ópticas de sólidos. 5.9 Plasmones, Polarones, and Polaritones Superconductividad M. C, Rogalski y S. B. Palmer, Solid State Physics, Gordon and Breach Science Publishers, N. W. Ashcroft, N. D. Mermin; Solid State Physics, 1976, W.B. Saunders Company 3. C. Kittel. Introducción a la Física del Estado Sólido. J. Wiley & Sons. 4. Ashcroft-Mermin. Solid State Physics. Saunder College Publishing. 5. H.Ibach and H.Luth. Solid State Physics, An Introduction to principles of materials science, 6. H. E. Hall. Física del Estado Sólido. J. Wiley & Sons 7. G. Burns. Solid State Physics. Academic Press Libros de nivel comparable 1. F. C. Brown, Física de los Sólidos, Reverté, Barcelona, G. Burn, Solid State Physics. Academia Press, inc, M. Sach, solid State Theory, Mac Graw- Hill Book Company, L. Mihaly, M. Martin, Solid State Physics (Problem and solution), John Wiley & sons, inc, H. Ibach and H. Luth, Solid State Physics, (an introduction to theory and experimental), Springer Verlag, Berlin (1991)

5 6. H. P. Myers Introductory Solid State Physics, Taylor & Francis, London 1997 Nivel de nivel más avanzado 1. J. M. Ziman: Principles of the Theory of Solids.Cambridge University Press, P. M. Chaikin and T. C. Lubensky: Principles of Condensed Matter Physics. Cambridge University Press 1995 (Tratamiento de tópicos avanzados) 3. L. Azaroff Introduction to Solids Mc Graw Hill 1960Libros en la web 1. P. S. Riseborough, Condensed Matter Physics, December 16, Yuri M. Galperin, Introduction to Modern, Solid State Physics Libros de Mecánica cuántica 1. J. Sakurai, Advanced Quantum Mechanics, Addison- Wesley Publishing company, J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics, Addison- Wesley Publishing company, 1994 Material de apoyo: The Cambridge handbook of Physics fórmulas Libros de Física atómica y molecular B. H. Brandsden, C. J. Joachain, Physics of atoms and molecules, Longman Group, segunda edición, 2004 Libros específicos de temáticas de aplicaciones tecnológicas y propiedades de los sólidos. 1. M. Ohring, Materials science of thin films, Deposition & structures, Academic press, R. C. O Handley, Modern Magnetic Materials, Principles and Applications, John Wiley & Sons Inc, G. S. Nolas, J. Sharp, H.J. Goldsmid, Thermoelectric, Springer, M. Dressel, G. Gruner, Electrodynamics of solids, Optical properties of electrons in matter, Cambridge University Press, J. A. Venables, Introduction to Surface and thin films processes, Cambridge University Press, C. Poole, H. Farach, R. J. Creswich, Superconductivity Academic press, C. F. Klingshirn, Semiconductor optics, Springer, J. L. Pankove, Optical processes in semiconductors, Dover, publications, O. S. Heavens, Optical properties of thin film solids, Dover, publications, J. P. Mckelvey, Física del Estado Sólido y de semiconductores, Limusa, M. Tinkhan, Introduction to Superconductivity, Mc. Grawn Hill, Páginas de la web, con applets, como ejemplos centrales, 1, Semiconductor Applet Services, Educational applets in solid-state materials, semiconductors,devices, and simple circuits. 2. Solid State Physics: Interactive Learning - buckminster.physics.sunysb.edu/intlearn 3. Educational Java Applets in Solid State Materials. Interface (API) for Java programmers; solid-state JavaBeans tm for application, envelopers; and (3) solid-state applets for educators and trainerswww.ewh.ieee.org/soc/es/nov1998/14/begin.htm METODOLOGÍA a seguir en el desarrollo del curso: - Conferencia magistral del profesor. - Ejemplos. - Solución de ejercicios en clase. EVALUACIÓN Actividad Porcentaje Fecha (día, mes, año) Parcial I (Introducción, Primera y Segunda Unidad) 30% Parcial II (tercera Unidad) 25% Parcial III ( cuarta y quinta unidad) 25% Tareas individuales 10% Exposición 10% Actividades de Asistencia Obligatoria:

6 Clases magistrales. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA 1. M. C, Rogalski y S. B. Palmer, Solid State Physics, Gordon and Breach Science Publishers, N. W. Ashcroft, N. D. Mermin; Solid State Physics, 1976, W.B. Saunders Company 3. C. Kittel. Introducción a la Física del Estado Sólido. J. Wiley & Sons. 4. Ashcroft-Mermin. Solid State Physics. Saunder College Publishing. 5. H.Ibach and H.Luth. Solid State Physics, An Introduction to principles of materials science, 6. H. E. Hall. Física del Estado Sólido. J. Wiley & Sons 7. G. Burns. Solid State Physics. Academic Press Libros de nivel comparable 1. F. C. Brown, Física de los Sólidos, Reverté, Barcelona, G. Burn, Solid State Physics. Academia Press, inc, M. Sach, solid State Theory, Mac Graw- Hill Book Company, L. Mihaly, M. Martin, Solid State Physics (Problem and solution), John Wiley & sons, inc, H. Ibach and H. Luth, Solid State Physics, (an introduction to theory and experimental), Springer Verlag, Berlin (1991) 6. H. P. Myers Introductory Solid State Physics, Taylor & Francis, London 1997 Nivel de nivel más avanzado 1. J. M. Ziman: Principles of the Theory of Solids.Cambridge University Press, P. M. Chaikin and T. C. Lubensky: Principles of Condensed Matter Physics. Cambridge University Press 1995 (Tratamiento de tópicos avanzados) 3. L. Azaroff Introduction to Solids Mc Graw Hill 1960Libros en la web 1. P. S. Riseborough, Condensed Matter Physics, December 16, Yuri M. Galperin, Introduction to Modern, Solid State Physics Libros de Mecánica cuántica 1. J. Sakurai, Advanced Quantum Mechanics, Addison- Wesley Publishing company, J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics, Addison- Wesley Publishing company, 1994 Material de apoyo: The Cambridge handbook of Physics fórmulas Libros de Física atómica y molecular B. H. Brandsden, C. J. Joachain, Physics of atoms and molecules, Longman Group, segunda edición, 2004 Libros específicos de temáticas de aplicaciones tecnológicas y propiedades de los sólidos. 1. M. Ohring, Materials science of thin films, Deposition & structures, Academic press, R. C. O Handley, Modern Magnetic Materials, Principles and Applications, John Wiley & Sons Inc, G. S. Nolas, J. Sharp, H.J. Goldsmid, Thermoelectric, Springer, M. Dressel, G. Gruner, Electrodynamics of solids, Optical properties of electrons in matter, Cambridge University Press, J. A. Venables, Introduction to Surface and thin films processes, Cambridge University Press, C. Poole, H. Farach, R. J. Creswich, Superconductivity Academic press, C. F. Klingshirn, Semiconductor optics, Springer, J. L. Pankove, Optical processes in semiconductors, Dover, publications, O. S. Heavens, Optical properties of thin film solids, Dover, publications, J. P. Mckelvey, Física del Estado Sólido y de semiconductores, Limusa, M. Tinkhan, Introduction to Superconductivity, Mc. Grawn Hill, Páginas de la web, con applets, como ejemplos centrales, 1, Semiconductor Applet Services, Educational applets in solid-state materials, semiconductors,devices, and simple circuits. 2. Solid State Physics: Interactive Learning - buckminster.physics.sunysb.edu/intlearn

7 3. Educational Java Applets in Solid State Materials. Interface (API) for Java programmers; solid-state JavaBeans tm for application, envelopers; and (3) solid-state applets for educators and trainerswww.ewh.ieee.org/soc/es/nov1998/14/begin.htm Última actualización: Fri, 23 Oct :49: Versión legal: La versión legal de este documento reposa en la Biblioteca de la Universidad de Antioquia y esta firmada por el Decano y el Director de Instituto. Firma Autorizada Facultad Versión Electrónica: