• ES Español (Latinoamérica)
• EN English

4.13. Física de la Materia Condensada (SSP)

La Física de la Materia Condensada investiga las propiedades macroscópicas y microscópicas de la materia en sus fases sólida y líquida. Explora cómo las interacciones colectivas entre átomos conducen a fenómenos emergentes como la conductividad eléctrica, el magnetismo y el comportamiento semiconductor, directamente relevantes para la ingeniería de materiales.

Área de Conocimiento (KA)	Core Tier1	Core Tier2
4.13.1 Estructuras Cristalinas y Redes Recíprocas	Electivo
4.13.2 Modelo de Electrones Libres y Teoría de Bandas de los Sólidos	Electivo
4.13.3 Semiconductores, Aislantes y Metales	Electivo

4.13.1. SSP/Estructuras Cristalinas y Redes Recíprocas ↑ Volver arriba

Descripción matemática de los arreglos atómicos periódicos en el espacio real y en el espacio de momento, base estructural para la ingeniería de materiales y el análisis de difracción.
Temas:
Core

• Las 14 redes de Bravais y las simetrías de grupo puntual en materiales de ingeniería
• Celdas unitarias, celdas de Wigner-Seitz y la base de átomos en materiales de ingeniería comunes
• Índices de Miller para planos y direcciones cristalinas en materiales estructurales
• La Primera Zona de Brillouin y su significado para las propiedades electrónicas y de fonones
• Factores de empaquetamiento atómico y números de coordinación para estructuras SC, BCC, FCC y HCP

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

1. Determinar los vectores de la red recíproca para cristales metálicos de ingeniería FCC y BCC [Usar]
2. Calcular el factor de empaquetamiento atómico para estructuras cristalinas de ingeniería comunes [Evaluar]
3. Explicar el uso de los índices de Miller para identificar planos de deslizamiento y fractura en metales de ingeniería [Familiarizarse]
4. Identificar simetrías rotacionales y traslacionales relevantes para el análisis de textura en materiales de ingeniería [Usar]

4.13.2. SSP/Modelo de Electrones Libres y Teoría de Bandas de los Sólidos ↑ Volver arriba

Comportamiento de los electrones en potenciales periódicos, que explica la conducción eléctrica, las brechas de banda y las propiedades electrónicas de sólidos de ingeniería.
Temas:
Core

• El modelo de Drude: conductividad eléctrica, velocidad de deriva y efecto Hall en metales de ingeniería
• El modelo de Sommerfeld: energía de Fermi, superficie de Fermi y densidad de estados
• Teorema de Bloch para funciones de onda electrónicas en potenciales cristalinos periódicos
• El modelo de Kronig-Penney y el surgimiento de las brechas de energía de banda
• La aproximación de enlace fuerte y la estructura de bandas de materiales de ingeniería

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

1. Calcular la energía y la temperatura de Fermi para metales de ingeniería comunes [Usar]
2. Explicar el origen de las brechas de energía de banda en sólidos cristalinos y su importancia en ingeniería [Familiarizarse]
3. Evaluar la masa efectiva de los portadores de carga a partir de una relación de dispersión \(E(k)\) dada [Evaluar]
4. Aplicar la teoría de bandas para predecir las propiedades eléctricas de aleaciones metálicas y semiconductores de ingeniería [Usar]

4.13.3. SSP/Semiconductores, Aislantes y Metales ↑ Volver arriba

Clasificación de sólidos de ingeniería según la estructura de bandas electrónicas, la densidad de portadores y el dopaje, fundamental para la microelectrónica y la fotovoltaica.
Temas:
Core

• Semiconductores intrínsecos: concentración de portadores y la ley de acción de masas
• Semiconductores extrínsecos: dopaje tipo n y tipo p, y desplazamiento del nivel de Fermi
• La unión p-n: región de agotamiento, potencial de contacto y operación del diodo
• Movilidad de portadores, resistividad y dependencia de la temperatura en semiconductores de ingeniería
• Semiconductores de brecha directa e indirecta y su uso en LEDs y celdas solares

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

1. Determinar la concentración intrínseca de portadores del silicio a temperatura ambiente [Usar]
2. Analizar cómo el dopaje desplaza el nivel de Fermi y modifica la densidad de portadores en semiconductores de ingeniería [Evaluar]
3. Diseñar una unión p-n con tensión de ruptura especificada para una aplicación de electrónica de potencia [Usar]
4. Seleccionar entre semiconductores de brecha directa e indirecta para aplicaciones de LED versus celda solar [Evaluar]