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Física da Matéria Condensada
Fe+Qc 2006 . 2007 - 2º semestre
programa e bibliografia 1 - Sólidos e estrutura cristalina
Ordem de longo alcance; rede e estrutura cristalina; noção de célula unitária. Simetrias das redes cristalinas; grupos de simetria e sistemas cristalográficos; redes de Bravais. Famílias de planos e índices de Miller. Coordenadas fraccionárias . Descrição de algumas estruturas cristalinas simples. 2 - Difracção de raios-X, neutrões e electrões Produção de feixes de raios-X, de neutrões e de electrões. Interacção com a matéria. Lei de Bragg; identificação de materiais a partir de espectros de dfracção. Significado físico do factor atómico de difracção e do factor de estrutura: ausências sistemáticas. 3 - Imperfeições nos sólidos cristalinos Identificação e caracterização de imperfeições pontuais, lineares e superficiais. Papel que desempenham nas propriedades de sólidos. 4 - Propriedades mecânicas de sólidos Comportamento elástico e plástico. Lei de Hooke e módulo de Young. Outras constantes elásticas de sólidos. As deslocações como mecanismo da deformação plástica. 5 - Vibrações da rede cristalina: propriedades térmicas dos sólidos Propagação de ondas num meio elástico; modos de vibração e densidade de estados. Modos de vibração das redes lineares mono e diatómica; análise da relação de dispersão. Calor específico de sólidos; modelos que podem reproduzir os resultados experimentais conhecidos (osciladores harmónicos, Einstein e Debye). Condutividade térmica e expansão térmica da rede. 6 - Electrões em metais Modelo de Drude para os electrões livres; aplicações. Modelo de Sommefeld (quântico) de electrões livres; distribuição de Fermi-Dirac; potencial químico e energia de Fermi. Comportamento térmico e eléctrico do "gás de Fermi". Electrões quase livres; bandas de energia permitidas e proibidas. Preenchimento das bandas de energia. Estrutra de bandas de sólidos; distinção entre metais, semimetais , semicondutores e isoladores. 7- Semicondutores Ligações atómicas e estrutura cristalina. Noção de lacuna. Estatística de portadores de carga. Impurezas dadoras e aceitadors em semicondutores. Comportamento intrínseco e extrínseco. Condutividade eléctrica e mobilidade; dependência da temperatura. Propriedades ópticas de semicondutores; absorção fundamental; fotocondutividade e luminescência. Estudo da curva característica da junção p-n. Breve referência a algumas aplicações de semicondutores. 8 - Supercondutividade Descoberta e ocorrência da supercondutividade. Resistividade nula dos supercondutores; temperatura crítica da transição para o estado supercondutor. Efeito Meissner; diamagnetismo perfeito e correntes superfíciais. Campo crítico. Propriedades termodinâmicas. Breve referência à teoria BCS e aos supercondutores de alta temperatura crítica. 9 - Noções de magnetismo Grandezas que caratcerizam o comportamento magnético macroscópico de sólidos. Momento magnético atómico. Comportamento magnético de sólidos: diamagnetismo e paramagnetismo. Lei de Curie. Matriais com ordenação magnética: estruturas ferro, antiferro e ferrimagnéticas; estruturas magnéticas complexas. Noção de energia de troca. Susceptibilidade magnética destes materiais. Domínios magnéticos e ciclo de histerese. Materiais magnéticos moles e duros. Bibliografia recomendada Apontamentos da disciplina (disponíveis na secção de fotocópias do Departamento).
Elementary Solid State Physics - M.A. Omar, Addison Wesley Publishing Company, 1975 The Basics of Crystallography and Diffraction - C. Hammond, Oxford University Press, 2001 Introduction to Superconductivity - A.C. Rose-Innes and E.R. Rhoderik, Pergamon Press, 1988
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