PD:Física de l'Estat Sòlid

Pla docent de l'assignatura

Tanca

Dades generals

Nom de l'assignatura: Física de l'Estat Sòlid

Codi de l'assignatura: 360581

Curs acadèmic: 2023-2024

Coordinació: Antoni García Santiago

Departament: Departament de Física de la Matèria Condensada

Crèdits: 6

Programa únic: S

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

Activitats presencials i/o no presencials

	- Teoria	Presencial i no presencial		39
	- Teoricopràctica	Presencial i no presencial		13

Aprenentatge autònom	98
(Estudi, resolució de problemes i aprenentatge autònom.)

Recomanacions

Es recomana haver cursat i superat les assignatures Física Quàntica i Física Estadística.

Altres recomanacions

Es recomana cursar simultàniament o haver cursat l’assignatura Física Atòmica i Radiació.

Requisits

360576 - Òptica (Obligatòria)

360573 - Mecànica (Obligatòria)

360574 - Termodinàmica (Obligatòria)

360575 - Electromagnetisme (Obligatòria)

Competències / Resultats d'aprenentatge que es desenvolupen

-	Aprenentatge autònom.

-	Destresa en la resolució de problemes: ser capaç d'avaluar clarament els ordres de magnitud i de desenvolupar una percepció clara de les situacions que són físicament diferents, però que mostren analogies.
-	Cultura general en física: estar familiaritzat amb els camps més importants de la física.
-	Comprensió dels fenòmens físics: tenir una bona comprensió de les teories físiques més importants, de l'estructura lògica i matemàtica, i del suport experimental.

Objectius d'aprenentatge

Referits a coneixements

Introduir-se en el coneixement dels fenòmens i de les lleis de l’estat sòlid, especialment en les nocions físiques fonamentals, així com adquirir els conceptes bàsics per estudiar els sòlids cristal·lins en els aspectes següents: cristal·lografia, difracció elàstica, estats electrònics, dinàmica dels electrons, moviment dels ions i fonons.

Referits a actituds, valors i normes

Mantenir una actitud adient a classe, participant activament en les sessions de teoria i problemes, de manera crítica i constructiva.

Utilitzar un llenguatge respectuós i inclusiu en la comunicació amb i entre el professorat i amb i entre l’alumnat i atendre les diferències individuals dins d’aquests col·lectius.

Prendre consciència de la presència de biaix de gènere i d’altres biaixos (classe, ètnia, etc.) en la generació del coneixement en física de l’estat sòlid.

Blocs temàtics

1. Presentació. Introducció a la física dels sòlids cristal·lins

2. Cristal·lografia. Concepte de cristall: xarxa i base atòmica

2.1. Xarxa de Bravais

2.2. Estructura cristal·lina

2.3. Periodicitat, transformada de Fourier i xarxa recíproca

2.4. Zones de Brillouin

2.5. Plans cristal·lins

3. Difracció elàstica

3.1. Experiments de difracció

3.2. Llei de Bragg

3.3. Formulació de Laue

3.4. Amplitud de l’ona dispersada. Factor d’estructura geomètrica

3.5. Factor de forma atòmic

3.6. Exemples. Factors d’estructura de les xarxes de Bravais cúbiques

4. Gas d’electrons. Teorema de Bloch

4.1. Gas d’electrons lliures

4.2. Gas d’electrons en un potencial periòdic. Teorema de Bloch

5. Conseqüències del teorema de Bloch

5.1. Periodicitat de l’energia en l’espai recíproc

5.2. Bandes d’energia

5.3. Model de xarxa buida

5.4. Obtenció de l’estructura de bandes. Model d’electrons feblement lligats

5.5. Obtenció de l’estructura de bandes. Model d’electrons fortament lligats

5.6. Superfície de Fermi

6. Dinàmica dels electrons de Bloch

6.1. Consideracions quàntiques: paquets d’ona i velocitat de grup

6.2. Paquets d’ona sota forces externes. Model semiclàssic del moviment

6.3. Massa efectiva

6.4. Concepte de forat. Propietats associades al forat

7. Classificació dels sòlids

7.1. Classificació dels sòlids segons la seva estructura de bandes

7.2. Energia de cohesió. Classificació dels sòlids segons l’esquema d’enllaç

8. Moviment dels ions. Fonons

8.1. Aproximació harmònica del potencial dels ions. Constants de força

8.2. Modes normals en sòlids unidimensionals. Relacions de dispersió

8.3. Aproximació harmònica en cristalls tridimensionals

8.4. Fonons

Metodologia i activitats formatives

La docència de l’assignatura es basa en classes magistrals en què es desenvolupen els continguts del temari i classes d’exemples i resolució de problemes.

La perspectiva de gènere s’aborda de la manera següent:
- El primer dia de classe es fa una reflexió crítica sobre currículum ocult, perquè l’estudiantat prengui consciència del biaix de gènere que hi ha en la generació de coneixement en aquesta matèria.
- Es destaca el paper rellevant d’algunes científiques com a pioneres en la generació de coneixement relacionat amb continguts de l’assignatura.
- En la descripció de la bibliografia es fa èmfasi en el predomini d’autoria masculina en les referències.

La diversitat a l’aula es contempla de la manera següent:
- L’alumnat amb necessitats educatives específiques és atès d’acord amb les indicacions dels informes emesos pel Servei d’Atenció a l’Estudiant. En concret, a les classes es vetlla perquè l’exposició de continguts sigui sempre clara i a les proves d’avaluació es redacten els enunciats amb nitidesa i es dedica el temps extra que l’estudiant requereixi.
- Es vetlla perquè el llenguatge i el to amb què es desenvolupa l’assignatura sigui en tot moment respectuós i inclusiu.
- El primer dia de classe es fa una reflexió crítica sobre la presència de tota mena de biaixos en la generació de coneixement en aquesta matèria.

Al curs de Campus Virtual s’inclouran lectures complementàries sobre tots aquests aspectes.

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

L’avaluació és continuada i consisteix en el següent:

• Diverses proves acreditatives (P) repartides al llarg del semestre, el conjunt de les quals s’avalua sobre 10.

• Una prova de síntesi (S): prova final de tota l’assignatura la data assenyalada en el calendari del curs. Consta típicament de quatre problemes, pot contenir diverses qüestions conceptuals i s’avalua sobre 10.

A les proves, ja siguin parcials o final, només es poden portar estris per escriure, calculadora, formulari propi i manual de fórmules i taules matemàtiques. No s’hi pot portar absolutament res més.

És obligatòria l’assistència regular a un mínim d’un 75 % de classes per poder seguir les proves acreditatives (P) d’avaluació continuada.

Perquè les proves acreditatives (P) d’avaluació continuada siguin vàlides, cal haver-se presentat a totes.

Obtenció de la nota

• Si S és inferior a 4, la nota és suspens.

• Si S és igual o superior a 4, calcularem Q = 0,4*P + 0,6*S i la nota serà la millor de S o Q.

• En la qualificació final es pot matisar la nota obtinguda considerant totes les proves acreditatives recollides al llarg del semestre. En particular, una actitud proactiva a classe repercuteix de forma positiva en la qualificació final de l’assignatura.

Reavaluació

• Consisteix en una prova de síntesi, que consta de quatre problemes. Pot contenir diverses qüestions conceptuals, s’avalua sobre 10 i es porta a terme la data assenyalada amb aquesta finalitat en el calendari del curs.

A la prova només es poden portar estris per escriure, calculadora, formulari propi i manual de fórmules i taules matemàtiques. No s’hi pot portar absolutament res més.

• La qualificació és la nota obtinguda en aquesta prova de síntesi.

Avaluació única

Qui vulgui es pot acollir a l’avaluació única presentant una sol·licitud a la Secretaria d’Estudiants i Docència en el termini establert en cada semestre.

L’avaluació única consisteix en la resolució de la mateixa prova de síntesi (S) esmentada en la descripció de l’avaluació continuada.

Obtenció de la nota

La qualificació final de l’assignatura és la nota obtinguda en aquesta prova de síntesi.

Reavaluació

• Consisteix en la mateixa prova de síntesi (S) esmentada en l’apartat «Reavaluació» de la descripció de l’avaluació continuada. S’avalua sobre 10 i es porta a terme la data assenyalada amb aquesta finalitat en el calendari del curs.

• La qualificació és la nota obtinguda en aquesta prova de síntesi.