Introducción a la Física del Estado Sólido |
UNIDAD 1. Conceptos elementales de la Mecánica Cuántica. Operadores Lineales. Autofunciones y autovalores. Operadores hermíticos. Observables. Interpretación de la función de onda. Ecuación de Schroedinger. Evolución en el tiempo y leyes de conservación. Resolución de la partícula en una caja. Ecuación de Schroedinger para átomos hidrogénicos. Momentos angulares orbital y de espin. Acoplamiento de momentos angulares. Atomos multielectrónicos. Moléculas. Aproximación de Born-Oppenheimer. Moléculas diatómicas. Estados moleculares. Modelo de Kronig-Penney.
UNIDAD 2. Estructura cristalina. Redes bidimensionales. Redes de Bravais. Celdas primitivas. Celdas de Wigner-Seitz. Elementos de simetría. Redes tridimensionales monoatómicas y compuestas. Clases cristalográficas. Red recíproca. Indices de Miller. Dispersión por cristales. Ley de Bragg, factores de estructura y atómico. Interacción con rayos X.
UNIDAD 3. Electrones en metales. El gas de electrones libres no interactuantes. Energías y funciones de ondas. Densidad de estados y energía de Fermi. Mecánica estadística de electrones no interactuantes. Calor específico en función de la temperatura. Modelo de Sommerfeld.
UNIDAD 4. Teoría de bandas. El teorema de Bloch. Relación de dispersión para la energía de un electrón en un potencial periódico. Aproximación de electrones casi-libres. Aproximación de electrones fuertemente ligados. Masa efectiva y velocidad de grupo. Descripción cualitativa de las propiedades electrónicas de un material: aisladores y conductores; metales simples, nobles y de transición.
UNIDAD 5. Dinámica de redes. Teoría clásica del cristal armónico. Modos normales de oscilación y cuantificación de la energía: fonones. Curvas de dispersión, ramas acústicas y ópticas. Zonas de Brillouin en el espacio recíproco, bordes de zona, bandas de energías prohibidas. Densidad de estados vibracionales. Contribución vibracional al calor específico: Modelos de Einstein y Debye. Efectos anarmónicos: dilatación térmica.
UNIDAD 6. Teoría del transporte. Dinámica de electrones de Bloch: modelo de Drude. Conceptos del modelo semiclásico y ecuaciones de movimiento asociadas. Ecuación de Boltzman y caracterización de sus términos. Mecanismos de dispersión. Aproximación del tiempo de relajación. Relaciones de Onsager. Potencial químico. Corriente eléctrica.