IA57 QUIMICA-FISICA DEL SOLID I LES HETEROSTRUCTURES SEMICONDUCTORES

 

 

DESCRIPCIO:

 

Curs introductori a l’estudi fisicoquímic del cristall i la teoria de bandes amb èmfasi sobre l’estudi de semiconductors i en particular les heteroestructures semiconductores de baixa dimensió que han suposat la última gran revolució industrial: la nonoelectrònica.

 

OBJECTIUS:

Assolir un coneixement bàsic de cristalls: xarxes de Bravais, xarxa recíproca,  zona de Brillouin, etc. De teoria de bandes i el seu càlcul. De les heteroestructures semiconductores, les sues propietats electròniques y òptiques i el seu comportament front a camps magnètics i elèctrics aplicats.

 

CONEIXEMENTS PREVIS

 

Cal tenir una bona base de Química Quàntica. És útil tenir coneixements de Cristal·lografia i de Teoria de Grups de  Simetria.

 

METODOLOGIA

Classes teòriques, classes pràctiques en aula informàtica i realització de problemes. Es recomana l'ús extensiu de les fons bibliogràfiques.

 

AVALUACIO

Examen tradicional i treball pràctic.

 

TEMARI

 

1.Descripció i classificació de cristalls

 

Vector i cel·la unitat. Vector i  cel·la primitiva. Xarxa. Xarxa amb base. Xarxes de Bravais. Cel·les de Wigner-Seitz. Índexs de Miller. Grups cristal·logràfics.

 

2. Difracció i llei de Bragg

 

Llei de Bragg. Formulació de von Laue. Xarxa recíproca. Plànols de Bragg.

 

3. Cristalls i la simetria translacional

 

Condicions de contorn de Born – von Karman. Grup espacial. Subgrup de translacions. Representacions ireduïbles del grup de translacions. Vectors k equivalents. Primera zona de Brillouin. Bases de representació: Funcions de Bloch. Significat físic del vector k.

 

4. Electrons lliures a un cristall

 

Ones viatgeres i estacionaries. Dispersió E(k). Densitats d’estats. Superfície de Fermi. Addició d’un potencial: aparició del gap. Càlcul pertorbacional de la magnitud del gap. Funcions de Bloch, xarxa recíproca i esquema de zona reduïda. Model de Kroning-Penny. Massa Efectiva.

 

5. Teoria de bandes

 

Discussió qualitativa de la Teoria de bandes. Càlcul de bandes: el model kp. Càlcul de bandes: model Tight Binding.

 

6. Heteroestructures

 

Heteroestructures. Síntesis. Model EFA. Sistemes amb massa variable.

 

7. Estructures de baixa dimensió

 

Pous quàntics. Fils quàntics. Punts quàntics. Nanoelectrònica.

 

8. Camps magnètics i elèctrics externs. Propietats òptiques

 

 

BIBIOGRAFIA

 

G. Burns, Solid State Physics, Academic Press, New York 1990.

Ch. Kittel, Introduction to solid state Physics, John Wiley, New York 1996.

S.L. Altman, Band theory of solids: an introduction from the poit of view of simmetry, Oxford University Press 1991.

P. Harrison, Quantum wells, wires and dots, John Wiley, New York 2000.

G.A. Bastard, Wave mechanics applied to semiconductor heteroestrstures, Les editions de Physique, Paris 1988.

R. Rosas, R.Riera, J.L.Marin and H: Leon, Energy spectrum of a confined two-dimensional particle in an external magnetic field,  Am. J. Phys 68 (2000) 835.