Física da Matéria Condensada

Código:

FIS3020

Sigla:

FIS3020

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:EF	90	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	3	-	6	48	162
L:F	50	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	48	162
L:MA	1	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	48	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Conhecer os paradigmas fundamentais da Física da Matéria Condensada, em particular no que respeita ao estado cristalino. Integrar esses paradigmas com conhecimentos de Mecânica Quântica e Física Térmica. Familiarizar-se com algumas das técnicas fundamentais de caracterização de materiais. Compreender o estado metálico, suas propriedades termodinâmicas e de transporte. Introduzir as bases físicas dos semicondutores e suas aplicações.

Resultados de aprendizagem e competências

Ter a capacidade de reproduzir alguns dos resultados básicos  dos modelos  estudados e de encontrar respostas para extensões relativamente elementares dos mesmos, demonstrando compreensão dos princípios básicos e das suas relações.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos sólidos de Mecânica Quântica, Física Estatística, Termodinâmica e Eletromagnetismo.

Programa

Nota: A&M = Ashcroft and Mermin. Exemplo de um modelo em matéria condensada: o modelo de Drude e as propriedades de transporte e ópticas de metais. [A&M Cap. 1] O modelo de Sommerfeld e a estatística de Fermi-Dirac. Nível de Fermi e vector de Fermi. Conceito de densidade de estados. Densidade de estados em 3D, 2D e 1D. Calor específico e susceptibilidade de Pauli de um gás de electrões.[A&M caps 2,3] Difusão elástica de radiação e estrutrura. Ordem de curto e longo alcance. Difracção de radiação por cristais. Rede recíproca, condição de Bragg, planos cristalinos e índices de Miller. Geometrias experimentais de difracção.[A&M Caps. 4- 6] Electrões numa rede periódica. Teorema de Bloch. Conceito de Zona da Brillouin. Bandas de electrões quasi-livres. Degenerescência e abertura de gaps. Electrão ligado: relação com métodos LCAO. Estados de Wannier e parametrização de modelos de electrão ligado. Exemplos de Bandas: bandas do alumínio; bandas do Si e Ge; bandas do grafeno. A&M Caps. 8 -10] Movimento semiclássico em bandas. O isolador de bandas ( ou de Wilson).  A rede harmónica. Modelo de Einstein e Calor específico.Modos normais, quantificação e fonões. Modelo de Debye, Densidade de estados de fonões e calor específico da rede harmónica.[A&M Caps. 22 e 23]

Bibliografia Obrigatória

Marder Michael P. 1960-; Condensed matter physics. ISBN: 0-471-17779-2
Ashcroft Neil W.; Solid state physics. ISBN: 9780030839931

Bibliografia Complementar

Ziman J. M.; Principles of the theory of solids. ISBN: 0-521-08382-6
Singleton John; Band theory and electronic properties of solids. ISBN: 0-19-850644-9

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Para a preparação de cada aula teórica, o estudante deverá fazer a leitura dos capítulos da bibiografia recomendada, previamente indicados pelo docente. As aulas teóricas serão essencialmente de discussão dos conceitos, desenvolvimento formal e discussão de resultados.

As aulas TP's serão precedidas pela preparação dos problemas em casa, publicados na semana antecedente à aula TP correspondente. A turma será dividida em grupos de 4 elementos, que resolverão os problemas propostos durante um tempo pré-determinado, seguido-se a apresentação e discussão da resolução desses problemas por grupos indicados pelo docente.

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	113,00
Frequência das aulas	49,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

De acordo com o Regulamento de Avaliação da FCUP.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final da UC será igual à obtida por por exame final.

Melhoria de classificação

Por exame

Observações

Júri da Unidade Curricular: J. Agostinho Moreira, J. Pedro Araújo e Eduardo Castro