Créditos ECTS Créditos ECTS: 3
Horas ECTS Criterios/Memorias Traballo do Alumno/a ECTS: 51 Horas de Titorías: 3 Clase Expositiva: 9 Clase Interactiva: 12 Total: 75
Linguas de uso Castelán, Galego
Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Física Aplicada
Áreas: Electromagnetismo
Centro Facultade de Física
Convocatoria: Segundo semestre
Docencia: Con docencia
Matrícula: Matriculable | 1ro curso (Si)
Esta asignatura discute os conceptos fundamentais para comprender a estrutura electrónica de sólidos desde o punto de vista de modelos dunha partícula (tipo teoría de bandas). Estudaranse os modelos máis simples que permitan analizar as propiedades electrónicas e as súas consecuencias nas propiedades físicas observadas en distintos tipos de materiais de interese científico e tecnolóxico.
Serán obxectivos específicos:
- Manexar os conceptos de estrutura de bandas, representación de zonas de Brillouin, densidade de estados.
- Ser capaces de dar unha imaxe sinxela da estrutura electrónica dun material dada a súa estrutura cristalina e a súa composición mediante un modelo de tight-binding.
- Comprender as distintas aproximacións que son necesarias para o estudo mediante modelos analíticos ou computacionais das propiedades de estrutura electrónica de distintos sólidos cristalinos.
- Ser capaz de comprender un artículo científico actual no que se describa unha estrutura electrónica dun material cristalino.
Resultados da aprendizaxe:
Nesta materia o alumno adquirirá e practicará unha serie de competencias básicas, desexables en calquera titulación básica, e competencias específicas no ámbito da estrutura electrónica de sólidos e as súas posibles consecuencias na tecnoloxía.
Entre as competencias específicas destacar:
- Coñecer e manexar os conceptos chave en Estrutura Electrónica, como a densidade de estados, espazo recíproco, bandas de enerxía.
- Resolver problemas sinxelos relacionados con estes conceptos fundamentais. Comprender o concepto de hopping a veciños próximos e a súa relación coa estrutura de bandas.
- Comprender a estrutura electrónica básica dalgúns exemplos de materiais concretos.
- Comprender as relacións entre a estrutura cristalina e a estrutura electrónica.
- Comprender os resultados dun cálculo de estrutura electrónica a través de modelos de tight-binding e de DFT.
- Comprender os distintos límites nos que se pode analizar a estructura electrónica dun material: límite iónico, límite covalente e gas de electróns (enlace metálico).
1. Conceptos Previos.
a. Física Atómica. A táboa periódica.
b. Moléculas diatómicas. Electronegatividade.
c. Bond order. Bond energy.
d. Cadena lineal. Anel. Sistemas infinitos.
e. Densidade de estados: total e local. Teorema dos momentos.
f. Celas en 2D e 3D. Bandas. Bond order. Bond energy.
g. Tipos de enlaces en sólidos.
h. Gaps de enerxía e metalicidade.
2. O gas de electróns. Teoría dos metais.
a. Distribución de Fermi-Dirac.
b. Densidade de estados.
c. Calor específico.
d. Conductividade eléctrica.
e. Conductividade térmica.
f. Nearly-free electrons.
g. Screening.
h. Exchange. Teoría de Hartree-Fock.
i. Estruturas.
3. O enlace covalente.
a. Estruturas. Enlace direccional.
b. Enlace tetraédrico. Orbitais híbridos.
c. Aproximación de tight-binding. Selección dos parámetros de hopping.
d. Cuestións relevantes de materiais.
4. O enlace iónico.
a. Electronegatividade. Orixe do gap.
b. Teoría de Madelung.
c. Teoría do campo cristalino.
d. Estruturas e materiales.
5. Esquemas de cálculo.
a. Teoría do funcional da densidade.
b. Funcionais de correlación-intercambio.
c. Método LAPW.
d. Concepto de “ab initio”: da estructura á estructura electrónica.
e. Ciclo autoconsistente. Códigos.
f. Aplicacións. Resultados e importancia.
6. Técnicas experimentais.
a. Espectroscopía: ARPES, XAS, PES.
b. Medir a superficie de Fermi: Shubnikov-de Haas, de Haas-van Alphen.
7. Máis aló da estructura de bandas.
a. Illantes de Mott.
b. Modelo de Hubbard.
c. Localización de Anderson.
d. Polaróns.
8. Problemas actuais en estructura electrónica.
a. Journal clubs.
b. Topoloxía.
c. Sistemas correlacionados.
d. Grafeno.
Bibliografía básica:
A.P. Sutton, Electronic Structure of Materials, Clarendon Press. Oxford (1993). (A70 373).
Bibliografía complementaria:
R.G. Parr, W. Yang, Density Functional Theory, Clarendon Press. Oxford University Press (1989). (A20 106).
N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College (1976). (3 A70 7).
W.A. Harrison, Electronic Structure and the Properties of Solids: the Physics of the Chemical Bond, New York, Dover (1989). (A70 255).
W.A. Harrison, Elementary Electronic Structure, Singapore: World Scientific (1999). (3 A70 69).
R. Martin, Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods, Cambridge University Press (2004). (A70 447).
S.H. Simon, "The Oxford Solid State Basics", Oxford University Press (2013). (3 A70 116).
David J. Griffiths, "Introduction to Quantum Mechanics", 2nd Edition, Prentice Hall (2005). (3 A03 148).
G. Grosso, G. Parravicini, "Solid State Physics", 2nd Edition, Oxford University Press (2014). (3 A70 55).
COMPETENCIAS BÁSICAS
CB6 - Posuír e comprender coñecementos que aporten unha base ou oportunidade de ser orixinais no desenvolvemento e/ou aplicación de ideas, a miúdo nun contexto de investigación
CB7 - Que os estudantes saiban aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en contornas novas ou pouco coñecidas dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo
CB8 - Que os estudantes sexan capaces de integrar coñecementos e enfrontarse á complexidade de formular xuízos a partir dunha información que, sendo incompleta ou limitada, inclúa reflexións sobre as responsabilidades sociais e éticas vinculadas á aplicación dos seus coñecementos e xuízos
CB9 - Que os estudantes saiban comunicar as súas conclusións e os coñecementos e razóns últimas que as sustentan a públicos especializados e non especializados dun modo claro e sen ambigüedades
CB10 - Que os estudantes posúan as habilidades de aprendizaxe que lles permitan continuar estudando dun modo que haberá de ser en gran medida autodirigido ou autónomo.
COMPETENCIAS XERAIS
CG01 - Adquirir a capacidade de realizar traballos de investigación en equipo.
CG02 - Ter capacidade de análise e de síntese.
CG03 - Adquirir a capacidade para redactar textos, artigos ou informes científicos conforme aos estándares de publicación.
CG04 - Familiarizarse coas distintas modalidades usadas para a difusión de resultados e divulgación de coñecementos en reunións científicas.
CG05 - Aplicar os coñecementos á resolución de problemas complexos.
COMPETENCIAS TRANSVERSALES
CT01 - Capacidade para interpretar textos, documentación, informes e artigos académicos en inglés, idioma científico por excelencia
CT02 - Desenvolver a capacidade para a toma de decisións responsables en situacións complexas e/ou responsables
COMPETENCIAS ESPECIFICAS
CE08 - Adquirir un coñecemento en profundidade da estrutura da materia no réximen de baixas enerxías e a súa caracterización.
CE09 - Dominar o conxunto de ferramentas necesarias para que poida analizar os diferentes estados nos que pode presentarse a materia.
As actividades a partir das cales se desenvolverá a docencia serán de varios tipos: clases teóricas, seminarios (tanto de pizarra como utilizando os recursos computacionais dispoñibles), clases de problemas e clases de laboratorio (computación). A participación do alumno será esencial nas clases de seminario e problemas. Así mesmo poñeranse ó dispor do alumno horas de tutorías para a discusión individualizada de todas as dúbidas que xurdan sobre o contido das materias.
A asistencia a clase será obrigatoria. A evaluación será continua e se realizará a través de traballos e/ou presentacións en clase relacionadas co contido da asignatura. Estas poderán ser tanto revisións de publicacións sobre distintos aspectos da Estructura Electrónica de Sólidos, así como a realización de traballos computacionais (cálculos de tipo tight-binding ou DFT, aplicados a problemas sinxelos).
Haberá tamén un exame nas datas programadas polo decanato para aqueles alumnos que non superen a evaluación continua ou queiran subir nota.
Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de
aplicación o recollido na Normativa de avaliación do rendemento
académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”.
Artigo 16. Realización fraudulenta de exercicios ou probas.
A realización fraudulenta dalgún exercicio ou proba esixida na
avaliación dunha materia implicará a cualificación de suspenso na
convocatoria correspondente, con independencia do proceso disciplinario
que se poida seguir contra o alumno infractor. Considerarse fraudulenta,
entre outras, a realización de traballos plaxiados ou obtidos de fontes
accesibles ao público sen reelaboración ou reinterpretación e sen citas
aos autores e das fontes.
Teoría Seminar. Prácticas Tutorías Traballo persoal e outras act. Traballo do alumno
17 8 5 1 44 75
Repasar Estado Sólido e Mecánica Cuántica
Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recollido na Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”.
Artigo 16. Realización fraudulenta de exercicios ou probas.
A realización fraudulenta dalgún exercicio ou proba esixida na avaliación dunha materia implicará a cualificación de suspenso na convocatoria correspondente, con independencia do proceso disciplinario que se poida seguir contra o alumno infractor. Considerarse fraudulenta, entre outras, a realización de traballos plaxiados ou obtidos de fontes accesibles ao público sen reelaboración ou reinterpretación e sen citas aos autores e das fontes.
Victor Pardo Castro
Coordinador/a- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Electromagnetismo
- Categoría
- Profesor/a: Titular de Universidade
| Martes | |||
|---|---|---|---|
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_01 | Castelán | Aula Informática - Planta 0 |
| Mércores | |||
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_01 | Castelán | Aula Informática - Planta 0 |
| Xoves | |||
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_01 | Castelán | Aula Informática - Planta 0 |
| Venres | |||
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_01 | Castelán | Aula Informática - Planta 0 |
| 27.05.2025 16:00-20:00 | Grupo /CLE_01 | Aula Informática - Planta 0 |
| 25.06.2025 12:00-14:00 | Grupo /CLE_01 | Aula Informática - Planta 0 |