Física da Matéria Condensada
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Física |
Ocorrência: 2023/2024 - 2S ![Requerida a integração com o Moodle Ícone do Moodle](/fcup/pt/imagens/MoodleIcon)
Ciclos de Estudo/Cursos
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