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.