Disciplina Curricular
Física da Matéria Condensada FMCon
Licenciatura Bolonha em Química - 5_Plano 2015/16 a 2018/19
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Objectivos
Apresentar os conceitos fundamentais em física do estado sólido e alguns modelos utilizados neste domínio.
Programa
1. Introdução 1.1. O âmbito da Física da Matéria Condensada. 1.2. Sistemas com muitos átomos. Aproximação adiabática. 1.3. Condensação e forças de ligação. 2. Estruturas cristalinas 2.1. Sólidos. Simetria de translação. 2.2. Rede cristalina e motivo. Estruturas mais comuns dos materiais. 2.3. Rede recíproca. 2.4. Determinação experimental da estrutura cristalina: difracção 3. Dinâmica da rede cristalina 3.1. Energia de um cristal em termos da distância interatómica. 3.2. Para além da rede estática. Aproximação harmónica. 3.3. Descrição clássica: vibrações em redes unidimensionais. Relação de dispersão. Limite do número de graus de liberdade. Densidade de estados. 3.4. Generalização a redes 3d. Modos transversais e longitudinais. Matriz dinâmica e modos normais. 3.5. Quantificação da energia das vibrações: fonões. 3.6. Contribuição dos estados de vibração para as propriedades térmicas da rede. 3.7. Para além do modelo harmónico 3.8. Técnicas experimentais para detecção de fonões. 4. Electrões em sólidos 4.1. Evolução dos estados electrónicos na formação do sólido. Aproximação adiabática e aproximação de electrões independentes. 4.2. Confinamento e quantificação de k. Contagem de estados e função densidade de estados. 4.3. Estatística de Fermi-Dirac. Modelo de electrões livres. 4.4. Influência da estrutura periódica na energia dos estados permitidos. Estados de Bloch. Modelo de electrões quase livres. 5. Bandas electrónicas 5.1. Contribuição das excitações electrónicas para a energia e calor específico a temperatura diferente de zero. 5.2. Bandas de energia e superfície de Fermi nos metais reais. 5.3. Contribuição das excitações electrónicas para as propriedades de transporte. 5.4. Caracterização dos materiais segundo as suas propriedades eléctricas. 5.5. Electrões e buracos. 6. Semicondutores homogéneos 6.1. Semicondutores intrínsecos: estrutura de bandas, estatística dos portadores de carga e distribuição dos portadores nas bandas de valência e condução. 6.2. Semicondutores extrínsecos: níveis de impureza, estatística dos portadores de carga e distribuição dos portadores nas bandas. 6.3. Comparação das propriedades de transporte em semicondutores intrínsecos e extrínsecos. 7. Semicondutores não homogéneos 7.1. Portadores em excesso em semicondutores. Transporte ambipolar. 7.2. Junção p-n 7.3. Transístor ambipolar: funcionamento básico. Transístor de efeito de campo (FET)
Métodos de ensino e avaliação
A classificação final resulta de duas componentes: avaliação contínua (15%) e avaliação escrita final (85%) . A avaliação contínua consiste na resolução de problemas ao longo do semestre, um por cada tópico. A avaliação escrita final consiste num exame final escrito ou dois testes escritos (intermédio e final). O segundo teste realiza-se em simultâneo com o exame final (1ª época). A obtenção de aprovação na disciplina é dada pela média pesada das duas componentes da avaliação e obriga à obtenção de 10 valores no exame escrito final ou à obtenção de uma média de 10 valores nos dois testes escritos, não podendo a nota de cada teste individual ser inferior a 8 valores.