GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA

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1 GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA G57 - Física Cuántica y Estructura de la Materia III: Física del Estado Sólido Doble Grado en Física y Matemáticas Grado en Física Curso Académico

2 1. DATOS IDENTIFICATIVOS Título/s Centro Módulo / materia Código y denominación Doble Grado en Física y Matemáticas Grado en Física ASIGNATURAS DE TERCER CURSO OBLIGATORIAS MATERIA FÍSICA CUÁNTICA Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA MÓDULO CENTRAL G57 Tipología y Curso - Física Cuántica y Estructura de la Materia III: Física del Estado Sólido Créditos ECTS 6 Cuatrimestre Cuatrimestral (2) Web Idioma de impartición Español English friendly No Forma de impartición Presencial Departamento Profesor responsable Número despacho Otros profesores DPTO. CIENCIAS DE LA TIERRA Y FISICA DE LA MATERIA CONDENSADA JOSE ANTONIO ARAMBURU-ZABALA HIGUERA antonio.aramburu@unican.es. Planta: + 2. DESPACHO PROFESORES (2012) 2. CONOCIMIENTOS PREVIOS Física cuántica I y II. Mecánica clásica. Termodinámica. Electricidad y magnetismo. Electromagnetismo y Óptica. Física estadística. Ecuaciones en Derivadas Parciales. Uso básico del software Matlab (asignatura de Cálculo Numérico). 2

3 3. COMPETENCIAS GENÉRICAS Y ESPECÍFICAS DEL PLAN DE ESTUDIOS TRABAJADAS Competencias Genéricas (Conocimiento): que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. (Aplicación): que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. (Análisis): que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. Competencias Específicas (Conocimiento): conocer y comprender los fenómenos físicos, las teorías, leyes y modelos que los rigen, incluyendo su dominio de aplicación y su formulación en lenguaje matemático. (Aplicación): saber utilizar los métodos matemáticos, analíticos y numéricos básicos, para la descripción del mundo físico, incluyendo en particular la elaboración de teorías y modelos y el planteamiento de medidas experimentales. (Análisis): Entender el papel del método científico en la discusión de teorías y modelos, y ser capaz de plantear y realizar un experimento específico, analizando los resultados del mismo con la precisión requerida. (Aprendizaje): saber acceder a la información necesaria para abordar un trabajo o estudio utilizando las fuentes adecuadas, incluyendo literatura científico-técnica en inglés, y otros recursos on-line. Planificar y documentar adecuadamente esta tarea. (Iniciativa): ser capaz de trabajar de modo autónomo, mostrando iniciativa propia y sabiendo organizarse para cumplir los plazos marcados. Aprender a trabajar en equipo, contribuyendo constructivamente y asumiendo responsabilidades y liderazgo. 3.1 RESULTADOS DE APRENDIZAJE - Comprender el origen microscópico de las propiedades físicas que presentan los materiales solidos. Principios que regulan la existencia de las diversas fases en función de la temperatura y la presión. Excitaciones vibracionales: influencia de la estructura del sólido. Calor específico: origen de las leyes universales. Bandas electrónicas: origen. Excitaciones electrónicas: condiciones para la existencia de un metal, un semiconductor o un aislante. Origen microscópico de la resistividad en metales y semiconductores. Dinámica de electrones bajo campos eléctricos y magnéticos: modelo semiclásico. Semiconductores: fundamentos y aplicaciones (unión p-n, transistor, células solares,...). Propiedades magnéticas de iones en redes cristalinas. Ordenamiento magnético. 4. OBJETIVOS Principios generales de la Física que determinan la estabilidad de las distintas fases. Origen microscópico de las propiedades elásticas y de la velocidad del sonido. Origen de la diferencia entre las ondas longitudinales y las transversales. Relación entre las propiedades mecánicas y térmicas: origen microscópico del calor específico. Comportamientos universales del calor específico en los sólidos cristalinos. Influencia de las excitaciones electrónicas en el calor específico de los metales. Niveles electrónicos en los sólidos cristalinos: origen microscópico del gap y de la masa eficaz. Condiciones microscópicas para la existencia de metales, aislantes o semiconductores. Ley de acción de masas en semiconductores. Origen microscópico de la resistividad en metales y semiconductores. Campos eléctricos en las interfases: fundamentos de la unión p-n. Origen microscópico de las propiedades magnéticas de iones en redes cristalinas y de la ordenación magnética. 3

4 5. MODALIDADES ORGANIZATIVAS Y MÉTODOS DOCENTES ACTIVIDADES ACTIVIDADES PRESENCIALES HORAS DE LA ASIGNATURA HORAS DE CLASE (A) - Teoría (TE) - Prácticas en Aula (PA) - Prácticas de Laboratorio (PL) - Horas Clínicas (CL) Subtotal horas de clase ACTIVIDADES DE SEGUIMIENTO (B) - Tutorías (TU) - Evaluación (EV) Subtotal actividades de seguimiento Total actividades presenciales (A+B) Trabajo en grupo (TG) Trabajo autónomo (TA) Tutorías No Presenciales (TU-NP) ACTIVIDADES NO PRESENCIALES Evaluación No Presencial (EV-NP) Total actividades no presenciales HORAS TOTALES

5 6. ORGANIZACIÓN DOCENTE CONTENIDOS TE PA PL CL TU EV TG TA 1 Introducción histórica. Sólidos, líquidos y gases. Fases. 5,00 3,00 2,00 7, Repaso de conceptos básicos de átomos, moléculas y sólidos. 2 Enlace en sólidos. Sólidos iónicos: modelo de pauling, constante de Madelung, modelo de Born-Mayer. Sólidos moleculares: modelo de Lennard-Jones. Sólidos covalentes y metálicos. 4,00 4,00 1,00 8, Vibraciones en la aproximación adiabática. Aproximación armónica. Cadena lineal monoatómica: relación de dispersión y velocidad del sonido. Cadena diatómica: modos ópticos. Vibraciones en 3-D: curvas de dispersión. Calor específico de los sólidos aislantes. 3,00 1,00 1,00 5, Propiedades electrónicas de sólidos 1 8,00 3,00 25, Dinámica de electrones bajo campos externos 8,00 5,00 2,00 15, Propiedades magnéticas de la materia 6,00 3,00 1, Examen Parcial 1. Temas 1-3 2, Examen Parcial 2. Tema 4 2, Examen Parcial 3. Temas 5-6 2, Examen final 4, TU- NP EV- NP Semana TOTAL DE HORAS 36,00 24, Esta organización tiene carácter orientativo TE PA PL CL TU EV TG TA TU-NP EV-NP Horas de teoría Horas de prácticas en aula Horas de prácticas de laboratorio Horas Clínicas Horas de tutoría Horas de evaluación Horas de trabajo en grupo Horas de trabajo autónomo Tutorías No Presenciales Evaluación No Presencial 5

6 7. MÉTODOS DE LA EVALUACIÓN Descripción Tipología Eval. Final Recuper. Examen de Junio Examen escrito Sí Sí % 4 horas Al finalizar el cuatrimestre Recuperable en Septiembre Examen final de Junio. Se guardan los parciales aprobados. Examen de Septiembre Examen escrito Sí No 4 horas Septiembre Sobre toda la temática. No se guardan los parciales aprobados. Examen Parcial 1 temas 1-3 Examen escrito No Sí 33,33 3 h Semana 5 Recuperable en Junio y Septiembre Si se aprueba se elimina la materia para el examen de Junio, pero no para Septiembre Examen Parcial 2 tema 4 Examen escrito No Sí 33,34 3 h Semana 12 Recuperable en Junio y Septiembre Se pedirá realizar una gráfica simple con Matlab. Si se aprueba el parcial se elimina la materia para el examen de Junio, pero no para Septiembre. Examen Parcial 3 temas 5-6 Examen escrito No Sí 33,33 3 h Semana 15 Recuperable en Junio y Septiembre Si se aprueba se elimina la materia para el examen de Junio, pero no para Septiembre TOTAL Examen de Junio: sobre la materia no aprobada en los parciales. Examen de Septiembre: sobre toda la asignatura. para alumnos a tiempo parcial 10 6

7 8. BIBLIOGRAFÍA Y MATERIALES DIDÁCTICOS BÁSICA N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics (Holt, Rhinehart and Winston, 1976). C. Kittel. Introducción a la Física del Estado Sólido (Reverté, 1993). H. Ibach, H. Luth. Solid State Physics, an Introduction to Theory and Experiment (Springer-Verlag, 1995) Complementaria S. H. Simon. The Oxford Solid State Basics (Oxford, 2013). M. T. Dove, Structure and Dynamics. An Atomic View of Materials (Oxford U.P., 2003). H. M. Rosenberg, El Estado Sólido (Alianza Editorial, 1991). S. Blundell. Magnetism in Condensed Matter (Oxford, 2001). 9. SOFTWARE PROGRAMA / APLICACIÓN CENTRO PLANTA SALA HORARIO Matlab 10. COMPETENCIAS LINGÜÍSTICAS þ Comprensión escrita Comprensión oral Expresión escrita Expresión oral Asignatura íntegramente desarrollada en inglés 7