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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Instituto de Física de São Carlos
 
Disciplinas Interdepartamentais do IFSC
 
Disciplina: 7600032 - Introdução à Física do Estado Sólido
Introduction to Solid State Physics

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2025 Desativação:

Objetivos
Apresentar ao aluno aspectos básicos e modernos da área de Física do Estado Sólido, com forte ênfase em conceitos gerais e discussão de resultados experimentais representativos dos princípios físicos discutidos.
 
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
46151 - Luiz Nunes de Oliveira
 
Ementa
Calor específico de sólidos; Elétrons em metais; Ligações químicas; Vibrações de rede e fônos; Estrutura cristalina; Gás de elétrons livres; Bandas de energia eletrônica; semicondutores; Propriedades magnéticas.
 
 
 
Conteúdo Programático
1- Revisão de Mecânica Quântica: Notação de Bra e Ket de Dirac, teoria de perturbação independente do tempo e regra de ouro de Fermi 
2- Primeiros esforços para a descrição da física de sólidos: o calor específico e elétrons em metais. Modelos de Einstein e Debye para o calor específico de sólidos. Modelos de Drude e Sommerfeld para metais. 
3- Ligações químicas em sólidos: interação de Van der Waals-London, Potencial de Lennard-Jones e energia coesiva, cristais iônicos e energia de Madelung, cristais covalentes, interação de troca, ligações de hidrogênio. 
4- Vibrações da rede e fônons: modelo microscópico de vibrações em uma dimensão em sólidos monoatômicos e diatômicos, modos óticos e acústicos, quantização das vibrações de rede, energia e momentum dos fônons. Modelo tight binding em uma dimensão. 
5- Estrutura cristalina: redes, vetores primitivos e operações de simetria, redes fundamentais em duas e três dimensões, lei de Bragg, rede recíproca e zonas de Brillouin, métodos experimentais de difração. 
6- Elétrons em sólidos: elétrons em potencial periódico, aproximação de elétron quase livre. Teoria de bandas de energia. Modelo semiclássico da dinâmica de elétrons, teoria de buracos e massas efetivas, densidade de estados e concentração de portadores, impurezas e estados doadores e aceitadores. Dispositivos semicondutores e engenharia de estrutura de banda. 
7- Propriedades magnéticas: diamagnetismo, teoria quântica do paramagnetismo. Ordenamento magnético espontâneo, ferro-, antiferro- e ferrimagnetismo, quebra de simetria, modelo de Ising. Domínios magnéticos e histerese.
 
 
 
Instrumentos e Critérios de Avaliação
     
Método de Avaliação
Avaliação poderá incluir provas teóricas (escritas e/ou orais documentadas), atividades dirigidas, listas de exercícios online, atividades especiais, seminários, não sendo a escolha limitada a um único método.
Critério de Avaliação
No início das aulas o aluno deverá ser informado dos critérios de avaliação adotados pelo docente ministrante.
Norma de Recuperação
Uma prova obrigatória + trabalho (opcional), a critério do docente. Critério de Aprovação: média aritmética da primeira avaliação e nota de recuperação, a qual deve ser igual ou superior a 5,0. Época de realização: até uma semana antes da data para entrega das notas.
 
Bibliografia Básica
     
SIMON, S. H. The Solid State Basics. Oxford University Press (2013).
ASHCROFT, N. W. Solid State Physics. Saunders College.
KITTEL, C. Introduction to Solid State Physics.
 

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