INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL - Sección de Estudios de Posgrado e Investigación ...graduados.esfm.ipn.mx/contenidos/ofertaeducativa/dfm/... · 2014-06-04 · instituto politecnico

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL SECRETARIA DE INVESTIGACION Y POSGRADO

DIVISION DE ESTUDIOS DE POSGRADO

FORMATO GUIA PARA REGISTRO DE ASIGNATURAS

I. DATOS DEL PROGRAMA Y LA ASIGNATURA

1.1 NOMBRE DEL PROGRAMA: DOCTORADO EN FÍSICA DE LOS MATERIALES

1.2 COORDINADOR DEL PROGRAMA: DR. JAIME ORTÍZ LÓPEZ

1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: DEFECTOS EN SÓLIDOS

1.4 CLAVE: (Para ser llenado por la CGPI)

1.5 TIPO DE ASIGNATURA: OBLIGATORIA OPTATIVA X

SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NUMERO DE HORAS: TEORIA 4 PRACTICA T-P

1.7 UNIDADES DE CREDITO: 8

1.8 FECHA DE LA ELABORACION DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: 04 05 2013

d m a

1.9 SESION DEL COLEGIO DE PROFESORES EN QUE SE ACORDO LA IMPLANTACION DE LA ASIGNATURA:

SESION No. 12 FECHA: 23 10 13

d m a

1.10 FECHA DE REGISTRO EN SIP: (Para ser llenado por la SIP) d m a

II. DATOS DEL PERSONAL ACADEMICO

2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. ARTURO GARCIA BORQUEZ CLAVE: 9271-EG-13

2.2 PROFR. PARTICIPANTE: CLAVE:

CLAVE:

SIP-30

III. DESCRIPCION DEL CONTENIDO DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA

III.1 OBJETIVO GENERAL:

Descripción de defectos en la red cristalina perfecta de un sólido aislante, cerámico, semiconductor

o metálico, su estudio y entendimiento teórico. Descripción de fenómenos asociados con la

presencia de defectos en un material, modos de producirlos controladamente y las técnicas

experimentales más comunes para estudiarlos.

III.2 DESCRIPCION DEL CONTENIDO

TEMAS Y SUBTEMAS TIEMPO [hrs]

Tema 1. Defectos puntuales. 6

Clasificación de los defectos puntuales y su estructura.

Defectos puntuales y estequiometría. El orden en los defectos.

Concentraciones de defectos puntuales en equilibrio termodinámico y Difusión.

Interacción entre defectos puntuales: método de Debye-Hückel.

Formación de complejos y aglomeraciones de defectos puntuales.

Tema 2. Defectos lineales: Dislocaciones. 6

Clasificación de las dislocaciones y su estructura. Vector de Burger.

Movimiento de dislocaciones.

Interacción entre dislocaciones.

Dislocaciones en cristales fcc y otras estructuras cristalinas.

Arreglo de dislocaciones.

Tema 3. Defectos bidimensionales o planares. 6

Fallas de apilamiento.

Fronteras de grano y su movimiento.

Fronteras de gemelación.

Fronteras de dominios.

Interfases.

Tema 4. Defectos tridimensionales o volumétricos. 6

Precipitados.

Poros.

Burbujas.

Tema 5. Fenómenos y propiedades asociadas a los defectos. 12

Puntuales: Termoluminiscencia, fenómenos fotocrómicos y centros de color, efectos

fotorrefractivos y fotovoltáicos.

Dislocaciones: Elasticidad, fragilidad, dureza, etc.

Planares: Plasticidad y superplasticidad.

Volumétricos: Endurecimiento, tenacidad, resistencia a corrosión intergranular, expansión, fragilización, etc.

Tema 6. Métodos de producción de defectos. 12

Métodos mecano-térmicos.

Por radiación ionizante. Rayos X, Lasers, etc.

Por irradiación de partículas energéticas: electrones, iones, neutrones. Implantación de iones y daños. Modelos simples de daños por haces de iones.

Tema 8. Técnicas experimentales. 12

Volumétricos: Microscopías óptica, electrónica de barrido y trasmisión.

Planares y dislocaciones: Microscopía electrónica de transmisión.

Puntuales: Microscopías electrónica de transmisión y microscopía de tunelamiento.

Absorción, fotoluminiscencia y termoluminiscencia. Resistividad eléctrica.

Espectroscopías fotoacústica, laser y Raman.

Resonancias paramagnética electrónica y magnética nuclear.

Total de horas 60 Hrs.

III.3 BIBLIOGRAFIA UTILIZADA EN LA ASIGNATURA

1. Point Defects in Materials. F. Agulló-López, P.D. Townsend y C.R.A. Catlow. Academic Press, 1988.

2. Point Defects in Semiconductors and Insulators. J.M. Spaeth, H. Overhof y H.J. Queisser. Springer, 2003.

3. Atom Movements: Diffusion and Mass Transport in Solids. J. Philibert. Les Éditions de Physique, 1991.

4. Diffusion in Solid Metals and Alloys. H. Mehrer. Springer-Verlag, 1995.

5. Atomic Transport in Solids. A.R. Allnatt y A.B. Lidiard. Cambridge University Press, 1993.

6. Defects and Diffusion in Solids: An Introduction. S. Mrowec. Elsevier 1980, Materials Science Monographs, vol. 5.

7. Point Defects and Diffusion. C.P. Flynn. Clarendon Press, 1972.

8. D.A. Drabold; S. Estreicher, Theory of Defects in Semiconductors, ed. Springer Series: Topics in Applied Physics , Vol. 104, 2007.

http://www.springer.com/west/home/materials/optical+%26+electronic+materials?SGWID=4-40116-69-173622475-0

http://www.springer.com/west/home/materials/optical+%26+electronic+materials?SGWID=4-40116-69-173622475-0

9. Defects and Defect Processes in Nonmetalic Solids. W. Hayes, A.M. Stoneham. Ed. Dover Publications, Inc. 1985. ISBN: 0-486-43483-4.

10. Principles of Defect Chemestry of Crystalline Solids. W. van Gool. Academic Press Inc. (New York & London) 1966.

11. Introduction to dislocations. D. Hull, D.J. Bacon. Butterworth-Heinemann 1984 (3º Ed.). ISBN: 0 7506 2361 8.

12. Theory of dislocations. John Price Hirth, Jens Lothe. McGraw-Hill 1968.

III.4 PROCEDIMIENTOS O INSTRUMENTOS DE EVALUACION A UTILIZAR

Tres evaluaciones: 60 %

Exposición oral de temas por los estudiantes: 15 %

Tareas durante el semestre: 15 %

Asistencia: 10 %

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DIRECCIÓN DE POSGRADO

FORMATO GUÍA PARA REGISTRO DE ASIGNATURAS

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1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: DIFRACCIÓN DE RAYOS X CON ALTA RESOLUCIÓN

1.4 CLAVE: (Para ser llenado por la SIP)


SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NÚMERO DE HORAS: TEORÍA 60 PRACTICA T-P

1.7 UNIDADES DE CRÉDITO: 8

1.8 FECHA DE LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: 03 05 2007 d m a

1.9 SESIÓN DEL COLEGIO DE PROFESORES EN QUE SE ACORDÓ LA IMPLANTACIÓN DE LA ASIGNATURA:

SESIÓN No. 12 FECHA: 23 10 13

d m a

1.10 FECHA DE REGISTRO EN SIP: (Para ser llenado por la SIP) d M a

II. DATOS DEL PERSONAL ACADÉMICO

2.1 COORD. ASIGNATURA: Dra. Tetyana Kryshtab CLAVE: 9270-EE-13


CLAVE:

SIP-30

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III. DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA


El curso de “Difracción de Rayos X con Alta Resolución” tiene como objetivo general el aprendizaje de los principios fundamentales y realización de un método moderno de difracción de rayos X, que está en interés presente y promedio en física y está en posición avanzada de modernos investigaciones de estructuras con baja dimensión. Se explican los principios de la teoría cinemática, dinámica y semi-cinemática de la dispersión de rayos X de las capas y múlticapas cristalinas, técnicas de mediciones con difractómetros de dos y de tres ejes, procedimientos numéricos para el análisis de las características estructurales de heteroestructuras con pozos y puntos cuánticos tales como el espesor de las capas, composición, esfuerzos, perfección, etc. Los temas son de carácter general y también se proponen soluciones para unos problemas concretos. Este curso es útil para los estudiantes de Doctorado especializados en física de semiconductores quienes investigan características de sistemas con posos o puntos cuánticos.

III.2 DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO

TEMAS Y SUBTEMAS TIEMPO

1 Técnicas de difracción de Rayos X con alta resolución 1.1 Diagrama de duMond 1.2 Sistemas de alta resolución

1.2.1 Monocromador de cuatro reflexiones 1.2.2 Espejos de Rayos X 1.2.3 Difractómetro de dos ejes 1.2.4 Difractómetro de tres ejes

4 hrs.

2 Principios básicos de dispersión de Rayos X 2.1 Teoría cinemática

2.1.1 Dispersión de las capas perfectas 2.1.2 Dispersión cinemática de los cristales deformados 2.1.3 Dispersión cinemática de las multicapas

2.2 Teoría dinámica 2.2.1 Ecuación de onda y condiciones de frontera 2.2.2 Caso de difracción de dos haces 2.2.3 Difracción de rayos X convencional de milticapas

2.3 Teoría semi-cinemática 2.3.1 Ecuaciones básicas 2.3.2 Difracción de la capa delgada sobre substrato semi-infinito

18 hrs.

3 Análisis estructural de las capas epitaxiales 3.1 Selección de las condiciones experimentales 3.2 Origines de los parámetros de capas 3.3 Difracción de rayos X co-plana de capas individuales 3.4 Determinación del espesor de capas 3.5 Deformaciones y parámetros de desacople 3.6 Particularidades de difracción en estructuras epitaxiales discordantes

4 hrs.

4 Difracción de Rayos X de Superredes 4.1 Difracción de estructuras coherentes con multicapas 4.2 Formación del patrón de difracción de superredes

4.2.1 Factor de estructura de superred 4.2.2 Intensidades de satélites

4.3 Las características de superredes 4.3.1 Los orígenes de satélites 4.3.2 La medición del período 4.3.3 Variación del período 4.3.4 Determinación del espesor individual de las capas 4.3.5 Dependencia de las características de satélites de la perfección cristalina de

capas 4.3.6 Simulación de difracción de Rayos X de multicapas con diferentes gradientes

de composición en las fronteras de las capas

16hrs.

5 Medición de difracción de Rayos X con un difractómetro de triple-eje 5.1 Principios básicos de la medición diferencial de difracción con un difractómetro de

triple-eje 5.2 Los postulados fundamentales de la utilización de las mediciónes de difracción con

un difractómetro de triple-eje para investigación de heteroestructuras 5.3 La distribución de las desorientaciones y las deformaciones de la red cristalina 5.4 Construcción de los mapas completos del espacio reciproco 5.5 Aplicación de los mapas del espacio reciproco

10 hrs.

6 Difracción de Rayos X en las estructuras con puntos cuánticos 6.1 Modelo analítico de la regulación vertical de puntos cuánticos en las estructuras con

multicapas 6.2 Influencia de regulación tridimensional de las estructuras periódicas sobre la

distribución de la intensidad difractada en el espacio reciproco 6.3 Difracción en macizo de puntos cuánticos 6.4 Difracción en macizo de alambres cuánticos 6.5 Mapas de dispersión bidimensionales y sus aplicación para investigación de las

estructuras con modulaciones de composición lateral 6.6 Difracción en islas cuánticas con estructuras de facetas

8hrs.

Hoja 3 de 3


1 U. Pietch, V. Holý, T. Baumbach, High-Resolution X-Ray Scattering: From Thin Films to Lateral

Nanostructures, 2004, Springer-Verlag New York, LLC.

2 D. K. Bowen, B. K. Tanner, High Resolution X-ray Diffractometry and Topography, 2001, Taylor & Francis

Ltd, London.

3 A. Authier, X-Ray and Neutron Dynamical Diffraction. Theory and Application, 1999, Plenum Press, New

York.

4 P.F. Fewster, X-Ray Scattering from Semiconductors, 2001, Imperial College Press, London.

5 Battermann B. W., Cole H. Dynamical diffraction of X-Rays by perfect crystals//Review of Modern

Physics, v. 36, 1964.

6 M. A. Krivoglaz, Diffraction of X-Rays and Neutrons for Non-Ideal Crystals, 1996, Springer, Berlin,

Heidelberg.

7 Z. G. Pinsker, Dynamical Scattering of X-Rays in Crystals, 1978, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg

New York.

III.4 PROCEDIMIENTOS O INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN A UTILIZAR

Se evaluarán los aspectos teóricos y problemas que correspondan a los capítulos importantes.

La evaluación comprenderá tres exámenes escritos, distribuidos a lo largo del curso y/o

evaluación de aspectos específicos que el profesor considere oportunos en la formación de los

estudiantes

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

SECRETARÍA DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO



Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES OPTOELECTRÓNICOS



SEMINARIO ESTANCIA




d m A



d m A



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. GERARDO SILVERIO CONTRERAS PUENTE

CLAVE: 9392-EG-13

2.2 PROFR. PARTICIPANTE: DRA. MA. DE LOURDES ALBOR AGUILERA

CLAVE: 9260-EB-13

CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3


III.1

OBJETIVO GENERAL:

No obstante que en diferentes épocas del desarrollo histórico de la física ha habido interés por problemas en la física de semiconductores. Muchos físicos y estudiantes de física se sienten atraídos por la física de semiconductores. Debería tomarse como natural que en un programa de posgrado en física haya por lo menos una asignatura optativa de física de semiconductores. El objetivo del presente programa es exponer una colección de temas que se puedan abordar con herramientas de los cursos previos. Como un deseable segundo objetivo está el de resolver algún o algunos problemas de investigación en este campo.



Introducción. 1 Bases teóricas (6 horas) 6 hrs

2 Contactos de semiconductores con metales

3 Rectificación en el contacto de semiconductor con metal

4 Fenómenos de superficie

5 Exceso de portadores en semiconductores

6 Generación y recombinación de portadores

7 Dispositivos bipolares

8 Tristores

9 Transistores de efecto de campo

10 Estructuras de metal-aislante-semiconductor

11 Dispositivos de ultra alta frecuencia

12 Dispositivos fotoeléctricos

13 Dispositivos emisores de luz

14 Conocimiento básico acerca de los circuitos integrados

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1 W. Shockley, The theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junction transistors, Bell

syst.tech.J, v.28, p.435 (1949).

2 Sah C.T., Noyce R.N., Shockley W., Carrier Gemeration and Recombination in p-n Junction and p-n

Junction characteristics. Proc. IRE, 45, 1228 (1957)

3 Ghandhi S.K., Semiconductor Power Devices, Wiley, N.Y., (1977).

4 Milnes A.G., Feucht D.L., Heterojunctions and Metal-Semiconductor Junctions, Academic, N.Y., (1972).

5 Sze S.M., Physics of Semiconductor Devices, John Willey&Sons, N.Y., 1981.

6 Getreu I.E., modeling the Bipolar Transistor, Elsevier, N.Y.,1978.

7 Blicnner A., Thyristor Physics, Springer, N.Y., 1976.

8 Lampert m.a., p.Mark, Current injection in Solids, Academic Press, N.Y., 1970.

9 Fahrenbruch A.L., Bube R.H., Fundamentals of solar cells, Photovoltaic Solar-Energy Conversion, N.Y.,

1983.

10 Berg A., Dean P., Light-Emitting Diodes, Clarendon Press, Oxford, 1976.


Tres exámenes escritos, participación en clases, tareas.




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: ESTRUCTURA Y PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SÓLIDOS.



SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NÚMERO DE HORAS: TEORÍA PRACTICA T-P 6


1.8 FECHA DE LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: d m a



d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. HÉCTOR A. CALDERÓN BENAVIDES

CLAVE: 9512-EG-13

2.2 PROFR. PARTICIPANTE: DR. FRANCISCO CRUZ GANDARILLA CLAVE:

CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Proporcionar los conocimientos fundamentales para la comprensión de la estructura de los materiales cristalinos, los principios físicos y geométricos en que se basan, así como los aspectos generales de la relación de la estructura - propiedades.



1. Conceptos básicos. 1.1 Concepto de estructura. 1.2 Sólidos ordenados y desordenados (concepto de cristal y amorfo). 1.3 Cristales y policristales. Estructura y Microestructura 1.4 Introducción al concepto de propiedad. Propiedades sensibles a la estructura.

Relación de estructura y la microestructura con las propiedades. 1.5 Propiedades físicas micro y macro. 1.6 Isotropía y anisotropía. 1.7 El concepto de simetría. Simetría cristalina, Simetría de procesos y simetría de

propiedades.

9h

2. Sólidos Cristalinos perfectos (cristal Ideal). 2.1 Estructura Cristalina. Traslación. Red Espacial o Directa. 2.2 Sistemas Cristalinos. Celda Primitiva y múltiple. Redes de Bravais. 2.3 Planos y direcciones en un cristal. Índices de Miller. Eje de Zona. 2.4 Red Recíproca. Geometría, definición y aplicaciones. 2.5 Red Reciproca Red Directa y las Transformadas de Fourrier. 2.6 Proyección estereográfica y su empleo en cristalografía. Medición de ángulos,

rotaciones y aplicaciones.

9h

3. Simetría y Cristalografía. 3.1 Matemática de las Operaciones de Simetría. 3.2 Operaciones de simetría posibles en los cristales. Rotación, inversión,

deslizamiento, tornillo, etc. 3.3 Simetría de Traslación. El postulado de la Red Cristalina 3.4 El grupo de Traslación y el Grupo Factor. 3.5 Grupos Puntuales. Concepto macroscópico de Cristal. Grupos Cíclicos,

Diédricos, Tetraédricos y Octaédricos. Las notaciones de Schoenflies y Hermamn-Mauguin.

3.6 Los Grupos Espaciales. 3.7 Las Tablas Internacionales de Cristalografía. Ejemplos de Grupos Espaciales.

Simulación de Celdas. 3.8 Simulación de una celda unidad usando el programa PowderCell (lab)

12h

4. Sólidos cristalinos imperfectos (Cristal Real o paracristal). 4.1 Tipos de imperfecciones. 4.2 Imperfecciones puntuales. Vacancias e intersticiales. 4.3 Imperfecciones puntuales en cristales metálicos, moleculares e iónicos. 4.4 Imperfecciones lineales. 4.5 Tipos de dislocaciones. Caracterización física de las dislocaciones. 4.6 Movimiento de dislocaciones deslizamiento y Climb . 4.7 Anillos de dislocaciones. 4.8 Sistema de deslizamiento. 4.9 Imperfecciones superficiales. 4.10 Tipos de defectos superficiales. Defectos de apilado, Fronteras de grano,

fronteras de anti-fases, etc.

12h

5. Microestructura. 5.1 Fases y constituyentes estructurales. Sistemas monofasicos y polifasicos. 5.2 Escalas de estudio de la estructura. Macroestructura, mesoestructura y

nanoestructura. 5.3 Mesoestructura en materiales metálicos, cerámicos, etc. 5.4 Parámetros utilizados para caracterizar las microestructuras (meso y nano

estructura). 5.5 Morfología, tamaño de grano, tamaño de subgrano (cristalito). 5.6 Fracciones Volumétricas. 5.7 Distribución espacial de componentes. 5.8 Textura cristalográfica. 5.9 Funciones de distribución de las diferentes magnitudes.

9h

6. Propiedades y Tensores. 6.1 Las Propiedades Físicas como Tensores. 6.2 Sistemas de Coordenadas cristalofísicas y cristalográficas. 6.3 Interacciones y energía térmica electromagnética y elástica. 6.4 Relaciones constitutivas. 6.5 Notación Matricial. 6.6 Matrices de la elasticidad isotrópica 6.7 Representación superficial de las propiedades. 6.8 Ejemplo de representaciones superficiales (lab).

12h

7. Elementos de la Teoría de las Representaciones. 7.1 Introducción. 7.2 Las Matrices de Rotación. 7.3 Formalización de conceptos. 7.4 Ejemplos.

6h

8. La relación simetría – propiedades en monocristales. 8.1 El principio de Neumann y las irreps. 8.2 Propiedades físicas posibles en los cristales.

8.2.1 PF en forma de vectores polares. 8.2.2 PF en forma de tensores polares de 3er rango. 8.2.3 Propiedades físicas en forma de vectores axiales. 8.2.4 Propiedades físicas en forma de tensores axiales de segundo rango.

8.3 Propiedades en representación superficial y simetría. 8.4 Los armónicos esféricos de la física matemática. 8.5 Los armónicos esféricos simetrizados de la cristalografía. 8.6 Propiedades y armónicos simetrizados.

12h

9. Estructura, Anisotropía y Propiedades en policristales. 9.1 Anisotropía de las propiedades en los poli cristales. 9.2 La simetría de procesos. 9.3 El problema de los valores medios. 9.4 Textura propiedades. Ejemplo de propiedades en policristales texturados. 9.5 La elasticidad de policristales cúbicos laminados.

9h

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Textos base para la asignatura: The Structure of Materials. Samuel M. Allen y Edwin L. Thomas. Wiley & Sons. (1998). La Relación Estructura- Simetría - Propiedades en Cristales y Policristales. Luis E. Fuentes Cobas y María E. Fuentes Montero. REVERTÉ EDICIONES, S.A. de C. V. (2008) Fundamentals of Crystallography. C. Giacovazzo, et all. IUCr. Oxford University Press (1992). Bibliografía adicional:

Crystallography and Crystal Defects. A. Kelly, G.N. Grover and P. Kidd. Edit. JOHN WILEY& SONS. LTD (2000 ).

Physical Properties of crystals. J.F. Nye Oxford (1985). Tensor Properties of Crytals. D R Lovett. Institute of Physics Publishing. (1999). Texture and Anisotropy. U.F.Kocks; C.N. Tome; H.R.Wenk. Cambridge University Press.(1998).

Crystal Properties via Group Theory. Arthur S. Nowick. Cambridge (1995). Vectors and Tensors in Crystallography. Donal E. Sands. Dover Publications, inc (2002) Daniel Chateigner. Combined Analysis: Structure-texture microstructure-phase-stresses-reflectivity determination by x-ray and neutron scattering. Publisher: Wiley-ISTE (2010) ISBN-10: 1848211988


Tareas sobre diferentes tópicos. Dos evaluaciones parciales. Realización de un proyecto durante el curso. Una evaluación final




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1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: FÍSICA DE LA CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE PELÍCULAS

DELGADAS



SEMINARIO ESTANCIA



1.8 FECHA DE LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: 26 06 11 d M A



d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. MIGUEL TUFIÑO VELÁZQUEZ CLAVE:

2.2 PROFR. PARTICIPANTE: DR. GERARDO SILVERIO CONTRERAS PUENTE

CLAVE: 9392-EG-13

CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



PROPORCIONAR AL ESTUDIANTE UN PANORAMA DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS, MORFOLÓ-

GICAS, ÓPTICAS, ELÉCTRICAS Y ESTRUCTURALES DE PELÍCULAS DELGADAS PROCESADAS

CON MATERIALES SEMICONDUCTORES, DE LAS DIVERSAS APLICACIONES QUE TIENEN EN

VARIOS CAMPOS: CELDAS SOLARES, DETECTORES, FILTROS, ETC. SE DESCRIBEN LAS VEN-

TAJAS DE SU USO EN RELACIÓN A MATERIALES MONOCRISTALINOS, ASÍ COMO EL PROCESO

Y LAS TÉCNICAS DE CRECIMIENTO DE PELÍCULAS DELGADAS, LAS TÉCNICAS DE CARACTERI-

ZACIÓN Y EN PARTICULAR, SU USO EN CELDAS SOLARES DE PELÍCULA DELGADA, SU IMPOR-

TANCIA, PROCESAMIENTO, CARACTERIZACIÓN, FUNCIONAMIENTO Y APLICACIÓN.



1. Panorama de la tecnología de películas delgadas en diversas aplicaciones. 3

2. Aspecto y estructura cristalina de películas delgadas. Superficies e interfases de películas delgadas; policristalinidad.

3

2.1 Defectos en películas delgadas. vacancias e intersticiales, dislocaciones,

granularidad y fronteras de grano.

3. Nucleación de películas delgadas y modelos de crecimiento. 3

4. Difusión, inter-difusión, difusión a través de fronteras de grano, transformaciones de fase.

3

5. Técnicas de crecimiento de películas delgadas: depósito físico de vapor, evaporación térmica, erosión catódica CD y RF, ablación láser.

6

6. Técnicas de crecimiento de películas delgadas: depósito en baño químico, electrodepósito, rocío pirolítico.

3

7. Técnicas de caracterización de películas delgadas: caracterización estructural, morfológica, composición, óptica y eléctrica.

3

8. Tópicos de dispositivos de película delgada: celdas solares de CdS/CdTe,

CIGS/CdS.

3

9. Importancia del uso de celdas solares de película delgada. 3

10. Procesamiento de celdas solares de película delgada. 6

11. Obtención de parámetros de celdas solares de película delgada. 6

12. Factores que afectan el funcionamiento de celdas y paneles solares. 3

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1. Handbook of Thin Film Technology, edited by L. I. Maissel and R. Glang, 1970.

2. Materials Science and Engineering: An Introduction, 6th Edition. William D. Callister, Jr. 2003, John Wiley & Sons, Inc.

3. Elements of X-ray Diffraction, 2nd Edition, by B. D. Cullity, 1978.

4. Semiconductor Material and Device Characterization, 6th Edition. Dieter K. Schroder, John Wiley & Sons, Inc 2001.

5. Physics of Crystal Growth, by A. Pimpinelli and J. Villain, 1998.

6. Fundamentals of Semiconductor Devices, Edward S. Yang, McGraw-Hill (1978)

7. CdTe and Related Compounds; Physics, Defects, Hetero- and Nano-structures, Crystal Growth, Surfaces and Applications, Robert Triboulet and Paul Siffert, Elsevier (2010).

8. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Edited by A. Luque and S. Hedegus, John Wiley & Sons, Ltd. (2003).


1. Se aplicarán dos exámenes durante el curso: uno a medio período escolar y otro al final.

2. Se dejarán tareas, cuestionarios y trabajos a realizar.

3. Los estudiantes entregarán reportes del trabajo realizado en laboratorio para crecer y caracterizar películas delgadas.

4. Los estudiantes realizarán presentaciones de diversos temas.




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1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: FÍSICA DE LA IRRADIACIÓN DE MATERIALES



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. ARTURO GARCÍA BÓRQUEZ CLAVE: 9271-EG-13


CLAVE:

Hoja 2 de 3

SIP-30



Enseñar los procesos de interacción de la radiación con la materia condensada, así como sus efectos en la microestructura y propiedades macroscópicas.



1 Interacción de la radiación con solidos 1.1 Sistemas de referencia, leyes de conservación, ecuaciones de movimiento 1.2 Dispersión elástica clásica en sistemas de referencia relativo, centro de masa y

laboratorio 1.3 Concepto y cálculo de sección transversal y sección eficaz 1.4 Colisión de electrones, partículas cargadas y partículas no cargadas, con átomos 1.5 Colisiones inelásticas entre átomos. Transferencia de energía. Penetración y

distribución

2 Efectos de la irradiación en la microestructura 2.1 Definición y cálculo de dosis 2.2 Evento primario, desplazamiento simple, desplazamiento en cascadas, relajación,

efectos cristalinos, picos térmicos 2.3 Defectos cristalinos : vacancias, intersticiales y configuraciones de ellos 2.4 Difusión de defectos. Efecto Kirkendall y Kirkendall inverso. Migración de complejos 2.5 Segregación: en dislocaciones de anillo, en fronteras de grano y en superficie 2.6 Aglomerados de defectos: dislocaciones, poros y precipitados

3 Efectos de la irradiación en propiedades macroscopicas 3.1 Cambios dimensionales 3.2 Fluencia 3.3 Fragilización 3.4 Fatiga 3.5 Cambio en las propiedades eléctricas

4 Instrumentación de irradiacion 4.1 Reactores nucleares 4.2 Aceleradores de partículas: Van de Graaff, Tandetron, Ciclotrón, HVEM.

5 Instrumentación de caracterizacion microestructural 5.1 Simulación de irradiación. Cálculo del perfil de vacancias. Cálculo del perfil de

implantación. Manejo del programa TRIM. 5.2 Caracterización de la superficie: Microscopía Óptica, Microscopía Electrónica de

Barrido, Microscopía de Fuerza Atómica. 5.3 Caracterización interna: Microscopía Electrónica de Transmisión, Difracción de

Rayos X, Espectroscopía Mössbauer, Espectroscopía Auger, Espectroscopía de Dispersión de Energía de Rayos X.

6 Aplicaciones. 6.1 Implantación de iones de Ni en aceros y aleaciones especiales 6.2 Implantación de protones en aceros 6.3 Implantación de iones de Al en ZnAlCu 6.4 Irradiación de Al2O3 con iones de Al y neutrones 6.5 Modificaciones superficiales, endurecimiento, impurificación, activación, entre

otras

Hoja 3 de 3


1 Introduction of Radiation with Solids and Elementary Defect Production, Chr. Lehman. North-Holland (1977).

2 Radiation Damage in Metallics Reactor Materials. H. Ullmaier, W. Schilling. International Atomic Energy Agency, vol. 1 (1980) 301-397.

3 Electron Microscopy in Materials Science. U. Valdre. Academic Press, (1971) 388-441. The Application of Electron Microscopy to Radiation Damage Studies.





Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: FÍSICA DE SEMICONDUCTORES


1.5 TIPO DE ASIGNATURA: OBLIGATORIA OPTATIVA x

SEMINARIO ESTANCIA




d m a



23 m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. JORGE. R. AGUILAR HERNÁNDEZ CLAVE: 9077-EE-13


CLAVE: 9260-EB-13

DR. GERARDO CONTRERAS PUENTE CLAVE: 9392-EG-13

SIP-30

Hoja 2 de 3



Describir las propiedades fundamentales de los semiconductores desde un punto de

vista teórico-experimental. Se hace un análisis de los aspectos relacionados con las

propiedades de los semiconductores, tratando de que las descripciones contengan los

elementos básicos para la comprensión de los fenómenos involucrados.

Al final de cada capitulo se dan problemas y preguntas que le permitan al estudiante

consolidar lo estudiado en el mismo



Capítulo I. Propiedades Generales de los Semiconductores

I.1. Propiedades generales de los semiconductores

I.2. Teoría de bandas según el modelo atómico

I.3. Modelo de Kronig-Penney

I.4. Modelo del electrón cuasi-libre

4.5

Capítulo II. Estadística de Electrones y Huecos

II.1.Introducción

II.2 Estadística de Fermi para los portadores de equilibrio

II.3. Distribución energética de los portadores de no equilibrio

II.4. La ecuación de continuidad

II.5. Mecanismos de recombinación

10.5

Capítulo III. Fenómenos de Transporte

III.1. Conducción eléctrica en sólidos

III.2 Dependencia térmica de la movilidad. Mecanismos de dispersión

III.3. Efecto Hall

III.4 Efectos termoeléctricos

III.5 Fenómenos de transporte en semiconductores policristalinos

7.5

Capítulo IV. Propiedades Ópticas de los Semiconductores

IV.1. Constantes ópticas y eléctricas de los semiconductores

IV.2. Reflectancia y tramitancia

IV.3. Absorción de la luz en semiconductores

IV.4. Espectros de absorción en semiconductores reales

IV.5. Excitones

IV.6. Efectos de altas concentraciones

IV.7. Absorción de portadores libres

12

Capítulo V. Fenómenos de Superficie

V.1. Estados Superficiales

V.2. Formación de la zona de carga espacial en la superficie

V.3. Teoría de la zona de carga especial

V.4. Recombinación superficial y tiempo de vida

3

Capítulo VI. Uniones p-n semiconductoras

VI.1. Uniones p-n

VI.2. Capacitancia en una unión p-n

VI.3. Característica corriente-voltaje (I-V) en una unión p-n

VI.4. Rectificación en una unión p-n

VI.5. Capacidad de una heterounión p-n.

VI.6. Contacto Metal-Semiconductor

VI.7 Transporte de corriente en una unión metal-semiconductor

7.5

Total de horas: 45 Hrs.

Hoja 3 de 3


O.Vigil-Galán, A.Martel-Arbedo y M. Picard, “Física de los Semiconductores” (en edición)

J.P. McKelveu, “Física del Estado Sólido y de Semiconductores”, Limusa (1976)

C. Wolfg, Physical Properties of Semiconductors”, Prentice-Hall,Inc (1989)

Yu V. Vinogradov, “Fundamentos de la Electrónica t Técnica de Semiconductores”, MIR (1972)

A.G. Milnes and D.L. Feucht “Heterojunctions ND Metals-Semiconductors junctions, Academia Press (1972)

H.J. Hovel Semiconductores and Semimetals, Vol II Solar Cells, Academic Press (1975)


- Tareas sobre aspectos teóricos y problemas numéricos (40%)

- Tres exámenes en el curso (60%)




Hoja 1 de 3


1.1 NOMBRE DEL PROGRAMA: Doctorado en Física de Materiales

1.2 COORDINADOR DEL PROGRAMA: Dr. Jaime Ortíz López

1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Física de Sistemas Mesoscópicos para

Nanotecnología



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: Dr. Jaime Ortíz López CLAVE: 9269-EG-13

2.2 PROFR. PARTICIPANTE: Dr. Jaime Ortíz López CLAVE: 9269-EG-13

CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Los sistemas mesoscópicos son de dimensiones intermedias (10 a 1000 nm) entre los sistemas de tamaño macroscópico y los que son de tamaño microscópico tales como átomos y moléculas. La Física de estos sistemas es una subdisciplina de la Física de la Materia Condensada que se aplica a materiales formados por un número no muy grande de átomos y moléculas cuyas propiedades se ven afectadas por fluctuaciones y están sujetas a las leyes de la Mecánica Cuántica. El objetivo del curso es el de introducir conceptos y formalismo cuánticos para explicar la fenomenología observada en estos sistemas. Lo anterior se complementa con la descripción y discusión de resultados experimentales reportados en artículos de investigación de publicación reciente en el campo. Esta metodología de estudio se aplica en particular a la descripción de propiedades electrónicas enfocadas a aplicaciones en nano-electrónica.



1. Sistemas de baja dimensionalidad, cuantización y densidad de estados. Introducción. Ejemplos de sistemas mesoscópicos. Propiedades básicas de sistemas mesoscópicos conductivos y sus escalas de longitud y de energía. Regímenes de transporte electrónico en diferentes tipos de materiales.

12

2. Transporte electrónico difusivo: régimen clásico y régimen cuántico. Transporte difusivo clásico y efectos clásicos de tamaño. Transporte difusivo cuántico: localización débil.

10

3. Transporte electrónico balístico: régimen clásico y régimen cuántico. Mecanismos de transporte y descripción del régimen balístico; el formalismo de Landauer. Experimentos en el régimen balístico clásico. Conductancia eléctrica, cuantización de la transmisión y la conductancia. Cuantización de Landau en campos magnéticos intensos. Estados marginales y efecto Hall cuántico.

12

4. Efecto Aharonov-Bohm y corrientes persistentes en sistemas no superconductores. Efecto Aharonov-Bohm en sistemas de estado sólido. Corrientes persistentes en sistemas no superconductores.

10

5. Superconductividad mesoscópica. Transporte en superconductores normales. Interfase superconductor-normal (S-N) y reflexión de Andreev. Sistemas S-N-S; reflexión múltiple coherente de Andreev. Interacción de Coulomb y efectos de cargado. Efectos de cargado en sistemas en estado normal y superconductor.

12

6. Nanomecánica. Espectroscopia de fuerza de alta resolución (HRFS) y otras técnicas. Imagenología con microscopia de fuerza atómica. Fuerzas intra- e inter-moleculares. Nanomecánica de sistemas biológicos. Nanoindentación.

16

7. Espintrónica. Transporte de espines polarizados y efectos magnetoresistivos. Inyección de espines y orientación óptica. Experimentos sobre inyección de espines: inyección Johnson-Silsbee, inyección en metales, inyección en semiconductores, uniones ferromagneto/semiconductor. Dispositivos espintrónicos y aplicaciones: transporte de espines polarizados, reflexión de Andreev, difusión y deriva de polarización de espines, filtros de espín, transistores de espín, qubits de espín en nanoestructuras semiconductoras

18

TOTAL 90 hrs

Hoja 3 de 3


1 R. Saito, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Physical Properties of Carbon Nanotubes, Imperial College Press, 1998.

2 L.L. Sohn, L.P. Kouwenhoven, G. Schön, eds., Mesoscopic electron transport, Springer, 1997.

3 Y.V. Nazarov, Quantum Noise in Mesoscopic Physics, Springer-Verlag GmbH, 2003.

4 M. Di Ventra, Electrical Transport in Nanoscale Systems, Cambridge University Press 2008.

5 V.V. Mitin, V.A. Kochelap, M.A. Strosci, Introduction to Nanoelectronics, Science, Nanotechnology, Engineering, and Applications, Cambridge University Press 2007.

6 L.M. Sander, Advanced Condensed Matter Physics, Cambridge University Press 2009.

7 Y.V. Nazarov, Y.M. Blanter, Quantum Transport, Introduction to Nanoscience, Cambridge University Press 2009.

8 Y. Kuramoto, Y. Kato, Dynamics of One-Dimensional Quantum Systems, Cambridge University Press 2009.

9 Y. Imry, Introduction to Mesoscopic Physics and Nanotechnology, Oxford Uniersity Press 2002.

10 S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge University Press, 1997.

11 I.V. Lerner, B.L. Altshuler, Y. Gefen, eds., Fundamental problems of Mesoscopic Physics: Interactions and Decoherence, Springer, 2004.

12 Tsu-Sen Chow, Mesoscopic physics of complex materials, Springer, 2000.

13 E. Akkermans, G. Montambaux , Mesoscopic physics of electrons and photons, Cambridge University Press, 2007.

14 R. Waser ed., Nanoelectronics and Information Technology, Wiley-VCH, 2003.

15 K.E. Drexler, Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation , John Wiley and Sons, 1992.


1. Tres exámenes escritos con valor de 70% de la calificación total

2. Lista de problemas con valor de 20% de la calificación total

3. Presentación oral de un tema selecto por los estudiantes con valor de 10% de la calificación total




Hoja 1 de 3


1.1 NOMBRE DEL PROGRAMA: Doctorado en Física de los Materiales


1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Física del Estado Sólido

1.4 CLAVE: 3920 (Para ser llenado por la SIP)


SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: Fray de Landa Castillo Alvarado CLAVE: 9025-EG-13


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Debido a que la Física del Estado Sólido es importante para el entendimiento de la Física de los Materiales, el objetivo de este curso es dar un repaso de las nociones básicas para la construcción de la teoría y presentar aspectos avanzados e importantes, tanto de la parte electrónica como de la parte fonónica.



1.- Conceptos Básicos. Introducción, redes de Bravais , índices de Miller, difracción en cristales, red recíproca.

5

2.-Parte electrónica. Hamiltoniano básico, teoría de Drude y Summerfeld, estructura de bandas, teorema de Bloch.

5

3.- Parte vibracional. Dinámica de la red, capacidad calorífica, modelo de Debye. 5

4.- Estructura electrónica. Métodos para calcular estructuras de bandas, modelo semiclásico de la dinámica del electrón.

5

5.- Teoría semiclásica del transporte en metales. 5

6.- Más allá de la aproximación del tiempo de relajación. 5

7.- Fonones. Fonones acústicos, línea elástica discreta, teoría cuántica de la línea elástica continua.

5

8.- Fonones. Fonones acústicos en cristales isotrópicos, aplicación del concepto de fonón. 5

9. Plasmones y fonones ópticos. 5

TOTAL 45 horas

Hoja 3 de 3


1,. Introduction toSolid State Physics, Charles Kittel, Willey, New York, Second Edition 1956.

2.- Introduction to Solid State Theory, Madelung, Springer-Verlag, Berlín 1978.

3.- Teoría del Sólido, Davidov A.S., MIR (1979).

4.- Solid States Physics, Ashcroft/Merain, Holt, Rinehart and Winston, N.Y. 1976.

5.- Quantum Theory of Solids, Charles Kittel, Willey, New York 1968.


1.- Tres exámenes con valor de 60% de la calificación total.

2.- Lista de problemas con valor de 20% de la calificación total.

3.- Presentación oral de un tema selecto por los estudiantes con un valor de 20% de la calificación

total.




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Física Molecular y Principios de Química Cuántica



SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NÚMERO DE HORAS: TEORÍA PRACTICA T-P

1.7 UNIDADES DE CRÉDITO:




d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: Dr. Jaime Ortíz López CLAVE: 9269-EG-13


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Descripción mecano-cuántica de moléculas y de sus propiedades físicas, así como del origen del enla-

ce químico entre átomos. Sentar bases teóricas para el entendimiento de fenómenos que tienen apli-

cación en nanotecnología. Asimismo, el curso contempla la descripción de los fundamentos teóricos

las técnicas espectroscópicas típicamente empleadas en el estudio de propiedades moleculares.



Física Molecular:

Aproximación de interacciones electrostáticas. Hamiltoniano y ecuación de Schrödinger.

Aproximación de Born-Oppenheimer. Teorema de Hellmann-Feynman. El problema

multielectrónico de la molécula. Determinantes de Slater y valores de expectación de la

Energía. Ecuaciones de Hartree-Fock (Método del campo autoconsistente). Método de

Hartree-Fock en capas cerradas. Método de Hartree-Fock no-restringido en capas abiertas

Método de Hartree-Fock restringido en capas abiertas. Teorema de Koopman. Energía de

Correlación. Más allá de Hartree-Fock. Método interacción de configuraciones.

Teorías del enlace químico:

Moléculas diatómicas. Método de orbitales moleculares. Método de enlace de valencia.

Ejemplos. Moléculas poliatómicas. Orbitales moleculares localizados y no-localizados.

Valencia dirigida. Hibridación, el caso del carbono. Simetrías y operaciones de simetría.

La molécula del agua. Método de Hückel y la molécula del benceno.

Espectroscopías Moleculares:

Revisión de técnicas experimentales. Espectroscopías de rotación. Espectroscopías de

vibración. Tratamiento mecánico-cuántico de la rotación y vibración en moléculas

diatómicas. Espectroscopía Raman rotacional y vibracional. Espectroscopías ópticas.

Principio de Franck-Condon. Resonancias paramagnética electrónica y magnética nuclear.

Nanociencia y nanotecnología: experimentos con moléculas aisladas, electrónica

molecular y otras aplicaciones.

Hoja 3 de 3


H. Haken, H. C. Wolf, Molecular Physics and Elements of Quantum Chemistry, Springer, 2ª edición,

2004.

H.A. Bethe y R.W. Jackiw, Intermediate Quantum Mechanics, Benjamin Cummings, Menlo Park,

1985.

I.N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall 1991.

P.W. Atkins, Molecular Quantum Mechanics, Clarendon Press Oxford, 1970.

P.W. Atkins, Molecular Quantum Mechanics, Clarendon Press Oxford, 1970.

M. Weissbluth, Atoms and Molecules, Academic Press, 1978.

F.L. Pilar, Elementary Quantum Chemistry, Mc Graw Hill, 1968.

J.C. Slater, Quantum Theory of Molecules and Solids, McGraw-Hill, New York, 1963.

L. Pauling y E.B. Wilson Jr., Introduction to Quantum Mechanics, Mc Graw Hill , New York 1935.


1.- Tres exámenes con valor de 60% de la calificación total.

2.- Lista de problemas con valor de 20% de la calificación total.

3.- Presentación oral de un tema selecto por los estudiantes con un valor de 20% de la calificación

total.




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: FUNDAMENTOS DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGIA



SEMINARIO ESTANCIA



1.8 FECHA DE LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: 27 06 11 d M a



d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. JUAN I. RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ CLAVE: 9717-EB-13


CLAVE:

Hoja 2 de 3

SIP-30



PROPORCIONAR AL ESTUDIANTE UNA INTRODUCCIÓN ESTRUCTURADA DE MANERA CLARA

Y FÁCILMENTE ENTENDIBLE PARA ABORDAR LOS CONCEPTOS ASOCIADOS AL ESTUDIO,

OBTENCIÓN EXPERIMENTAL Y CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES NANOESTRUCTURADOS.

EN EL CURSO TAMBIÉN SE ABORDAN ALGUNAS APLICACIONES DE DICHOS MATERIALES EN

DIVERSOS CAMPOS DELA CIENCIA COMO: ÓPTICA (ALMACENAMIENTO DE DATOS EN FORMA

ÓPTICA Y MAGNÉTICA), ELECTRÓNICA (OPTOELECTRÓNICA), COMPUTADORAS CUÁNTICAS Y

NANOESTRUCTURAS DE CARBONO, ENTRE OTRAS.



13. Física Mesoscópica y Microscópica. 3

14. Materiales nanoestructurados: de los átomos aislados al volumen. 1.5

2.1 Morfología 3

2.2 Estructura electrónica y propiedades ópticas 6

15. Obtención y manipulación de nanoestructuras. 1.5

3.1 Métodos Arriba-Abajo (Top-down) 6

3.2 Métodos Abajo-Arriba (Bottom-up) 6

16. Caracterización de Nanoestructuras 6

17. Métodos de obtención de nanoestructuras en tres dimensiones. 3

18. Aplicaciones. 3

6.1 Ópticas 1.5

6.2 Electrónicas 1.5

6.3 Computadoras cuánticas 1.5

6.4 Nanoestrucutras de Carbono 1.5

Hoja 3 de 3


1. Nanophysics and Nanotechnology: An Introduction to Modern Concepts in Nonoscience,

E.L. Wolf, Wiley-VCH (2006).

2. Basics of Nanotechnology, Horst-Günter Rubahn, 3rd. Edition, Wiley-VCH (2008).

3. Introduction to Nanoscience and Nanotechnology, Gaber L. Hornyak, 2009.

4. Selected Topics in Nanoscience and Nanotechnology, Andrew T. S. Wee, 2009.


5. Se aplicarán dos exámenes durante el curso: uno a medio período escolar y otro al final.

6. Se dejarán tareas, cuestionarios e investigaciones a desarrollar.

7. Los estudiantes realizarán presentaciones de diversos temas.




Hoja 1 de 3



1.2 COORDINADOR DEL PROGRAMA: DR. JAIME OR´TIZ LÓPEZ

1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: LABORATORIO AVANZADO



SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NÚMERO DE HORAS: TEORÍA PRACTICA 6 T-P





d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: Dr. Jorge Ricardo Aguilar Hernández

Dr. Gerardo S. Contreras Puente

CLAVE: 9077-EE-13

9392-EG-13

2.2 PROFR. PARTICIPANTE: Dra. Ma. de Lourdes Albor Aguilera CLAVE: 9260-EB-13

Dra. Concepción Mejía García CLAVE: 9386-EF-13

SIP-30

Dr. José Pérez González 9515-EF-13

Hoja 2 de 3



El curso tiene como objetivo fundamental el aprendizaje y familiarización con diferentes técnicas experimentales para caracterizar tanto eléctrica como ópticamente materiales semiconductores. La finalidad es que el estudiante sea capaz de manejar las diferentes técnicas y obtener información sobre las propiedades de semiconductores, por medio del análisis de la información obtenida por las técnicas de absorción óptica en el visible, fotoluminiscencia, excitación de fotoluminiscencia, espectroscopia de infrarrojo y Raman; además de la caracterización eléctrica vía efecto Hall, conductividad, van der Paw. Son prerrequisitos el haber cursado materias como Física del Estado Sólido I



1 Propiedades ópticas en Materia Condensada 1.1 Técnica de espectrofotometría 1.2 Absorción óptica 1.3 Técnica de fotoluminiscencia 1.4 Técnica Raman

55 hrs

2 Propiedades eléctricas y estructurales en materia condensada 2.1 Conductividad en oscuro. 2.2 Efecto Hall 2.3 Técnica Van der Paw 2.4 Técnica de difracción de rayos-X

35 hrs

3 Técnicas de Vacío 3.1 Bombas mecánicas: principios y operación 3.2 Bombas de alto vacío: principios y operación 3.3 Sistemas de crecimiento: evaporación

24 hrs

Hoja 3 de 3


1 Scientific foundations of vacuum techniques, S. Dushman, John Wiley & Sons Editors.

2 Festkoerperspektroskopie I, H. Sixl, Hochschul Verlag , Stuttgart (1979)

3 Festkoerperspektroskopie II, H. Sixl, Hochschul Verlag , Stuttgart (1979)

4 Graduate Physics Laboartory A. D. Compaan, University of Toledo Press (1996)

5 Experiments in Modern Physics, Melissinos, Academic Press (1996).

6 Semiconductor Physics, K. Seeger, Springer Verlag (1991).


Se evaluarán los aspectos prácticos y problemas teóricos que correspondan a cada tema.

La evaluación comprenderá la realización de tres exámenes escritos, distribuidos a lo largo del curso y la entrega de prácticas relacionadas con las mediciones que se realicen con cada una de las técnica experimentales; además de la evaluación de aspectos específicos que el profesor considere oportuno en la formación de los estudiantes, como la presentación oral de los temas relacionados con las prácticas.




Hoja 1 de 3


1.1 NOMBRE DEL PROGRAMA: DOCTORADO EN FISICA DE LOS MATERIALES


1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: LABORATORIO DE MEDICIONES MAGNÉTICAS



SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NÚMERO DE HORAS: TEORÍA PRACTICA 6 T-P





d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. RAFAEL ZAMORANO ULLOA CLAVE: 7586-EE-10


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



El alumno aprenderá y será capaz de manejar los conceptos físicos así como

la instrumentación relacionada con técnicas de caracterización magnética

para el estudio de materiales sólidos (en volumen y/o película delgada).



1. Técnicas de Mediciones Magnéticas 15

1.1 Magnetometría de Muestra Vibrante (VSM, Vibrating Sample Magnetometer). 15

1.2 Magnetometría SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). 15

1.3 Resonancia Paramagnética Electrónica (EPR, Electron Paramagnetic Resonance). 15

1.4 Resonancia Ferromagnética (FMR, Ferromagnetic Resonance). 15

1.5 Medición por Efecto Kerr Magneto-Óptico (MOKE, Magneto-Optic Kerr Effect). 15

1.6 Magneto-Impedancia (IM, Magneto-Impedance) 15

TOTAL 90 hrs

Hoja 3 de 3


R.Valenzuela, Magnetic Ceramics, Cambridge University Press, Cambridge (2005).

Handbook of Materials Measurement Methods, in: Czichos, Horst; Saito, Tetsuya; Smith, Leslie E. (Eds.), Springer (2006).

B.D. Cullity, Introduction to Magnetic Materials, Addison-Wesley Publishing Company (1972).

Allan H. Morrish, The Physical Principles of Magnetism, Wiley-IEEE Press (2001).

S. V. Vonsovskii, Ferromagnetic resonance: The phenomenon of resonant absorption of HF electromagnetic field energy in ferromagnetic materials, Series: Modern Problems of Physics (1964).


La evaluación del alumno será a través de preguntas directas en cada clase, así como

la entrega de reportes individuales; con el fin de evaluar la capacidad del alumno

para extraer información física de interés relacionada con las propiedades magnéticas

de los materiales estudiados.

El alumno presentara un examen final sobre el conocimiento y manejo de cada

una de las técnicas experimentales descritas en el contenido del curso.




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MAGNESTISMO EN SÓLIDOS



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. FRAY DE LANDA CASTILLO ALVARADO

CLAVE: 9025-EG-13


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Dar los temas para que el estudiante aprenda los modelos para calcular las propiedades magnéticas

de los sólidos.



1. Magnetismo localizado asociado con los carozos.

1.1 Los orígenes de las propiedades magnéticas de los materiales.

1.2 El momento magnético de un átomo libre.

1.3 El momento magnético de un conjunto de átomos.

1.4 Susceptibilidad paramagnética de un arreglo de átomos.

1.5 Ferromagnetismo en el modelo localizado.

2. Magnetismo asociado con electrones itinerantes (estructura de banda)

2.1 Susceptibilidad paramagnética de electrones libres.

2.2 Ferromagnetismo en el modelo de Stoner.

2.3 Momentos magnéticos de aleaciones.

3. Antiferromagnetismo, ferrimagnetimso y helimagnetismo.

3.1 Antiferromagnetismo.

3.2 Difracción de neutrones.

3.3 Antiferromagnetimo en metales.

3.4 Ferrimagnetismo.

3.5 Helimagnetismo.

4. Modelo mixto.

4.1 Introducción.

4.2 Teoría electrónica de aleaciones binarias magnéticas.

Hoja 3 de 3


Libro: The Magnetic Properties of Solids, J. Crongle





Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MÉTODOS DE DIFRACCIÓN EN POLI CRISTALES MICRO Y

NANO ESTRUCTURADOS



SEMINARIO ESTANCIA



1.8 FECHA DE LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: 27 06 11 D m a



d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. FRANCISCO CRUZ GANDARILLA CLAVE:


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



El objetivo del curso es la aplicación de la difractometria en el estudio de los policristales macro y nano estructurados. En el mismo se estudian los aspectos teóricos y prácticos relacionados con la obtención y procesamiento de difractogramas así como las diferentes metodologías para obtener los diferentes parámetros estructurales (parámetro reticular, estequiometria, etc.) y microestructurales (fases y sus fracciones volumétricas, microdeformaciones y tamaño de cristalito, textura cristalográfica, etc.).



1 Difractometria de Polvos. 1.1 Concepto de polvo. Ecuación de Bragg y ecuación para la intensidad según la teoría cinemática. 1.2 Principios básicos del funcionamiento del Difractómetro de Rayos X (DRX). 1.3 Óptica del DRX. 1.4 Características Eléctricas del Difractómetro. 1.5 Magnitudes que se miden en un difractógrama. Determinación de la posición del pico, del centroide, de la intensidad integral y del semiancho. 1.6 Perfiles de los máximos de difracción. Funciones para ajustes de máximos. Influencia de los diferentes componentes de la Óptica en los perfiles de los máximos. 1.7 Calidad de la disposición óptica en un difractómetro. Parámetros que caracterizan la calidad (Intensidad, Resolución y Exactitud). 1.8 La alineación y el diseño de la óptica. 1.9 Método punto a punto, criterios para determinar el paso angular y el tiempo de medición. Estadística de la medición. 1.10 Preparación de muestras para el DRX. 1.11 Espectro emitido por un tubo de rayos-x. 1.12 Absorción y fluorescencia de rayos-x. 1.13 Filtros y monocromadores. 1.14 Fondo y factores que intervienen en él. 1.15 Realizar un difractógrama paso a paso (lab). 1.16 Procesar un difractógrama obteniendo las principales magnitudes que lo caracterizan haciendo uso de los programas Winplotr (llb) y Maud (Terento)(lab). 1.17 Realizar el ajuste de un difractógrama a funciones analíticas utilizando los programas Winplotr (Saclay) y Maud (Terento)(lab).

18h

2. Análisis Cualitativo de Fases. 2.1 Criterio de Hanawalt para el análisis de fases. 2.2 Información que aparece en las tarjetas PDF. 2.3 Estructura y organización del Powder Diffraction File (PDF) su utilización. 2.4 Análisis de una muestra monofásica. 2.5 Métodos automatizados en el Análisis Cuanlitativo. 2.6 Análisis de una muestra bifásica y multifásica. 2.7 Realizar el análisis cualitativo de fases de una muestra monofasica y bifasica utilizando la base de datos PDF2 en CD y los programas y PCPDFWIN (lab).

6h

3. Indizado de patrones de polvo y determinación de los parámetros de la celda 3.1 Importancia del indizado en cristalografía. 3.2 Fundamento del indizado. 3.3 Indexado de sustancias cúbicas y hexagonales métodos gráficos y métodos analíticos. 3.4 Generalización del método analítico a otras simetrías. Métodos de prueba y error (exhaustivos) y analíticos (ITO). 3.5 Indexado haciendo uso de programas de computadora. TREOR y DICVOL (lab). 3.6 Determinación precisa de los parámetros de la celda en el difractómetro de polvos. Errores aleatorios y sistemáticos. 3.7 Determinación precisa de los parámetros de la celda utilizando el programa celref (lab).

12h

4. Análisis Cuantitativo de Fases. 4.1 La absorción y la expresión de la intensidad difractada para una mezcla de fases. 4.2 El método de análisis directo. 4.3 El método del estándar interno. 4.4 Estudio de una muestra binaria.

3h

5 Relación entre el ancho de los máximos de difracción, las tensiones internas y el tamaño de cristalita..

5.1 Ecuación de Scherrer. 5.2 Relación entre el ancho de los máximos y las tensiones internas. 5.3 El diagrama de Williamsom-Hall para la determinación de tensiones y tamaño de cristalita. 5.4 Método de Lanford para determinación de tensiones y tamaño de cristalita. 5.5 Método de Fourier (Warren-Averbach) para determinación de tensiones y tamaño de cristalita. 5.6 Confección de un diagrama de Williamsom-Hall utilizando los programas WINPLOTR para la determinación de tensiones y tamaño de cristalito (lab). 5.7 Determinacion del TC y las MD por el método de Langford (Lab)

12h

6 Método de refinamiento de Rietveld. 6.1 Fundamento del método. 6.2 Aspectos estructurales que se enfrentan con el método. 6.3 Características de los difractógramas para este método. 6.4 Diferentes tipos de parámetros que intervienen en el método (atómico, cristalino, del perfil, del instrumento, etc.). 6.5 Orden en el ajuste de los diferentes parámetros. 6.6 Criterios de ajuste. Precisión y exactitud. 6.7 Caso de una muestra monofásica. 6.8 Caso de dos fases (análisis cuantitativo ). 6.9 Refinamiento de un difractograma de una sustancia monofásica utilizando los programa POWERCELL y FULLPROF (lab). 6.10Refinamiento de un difractograma de una sustancia bifásica utilizando el programa POWERCELL y FULLPROF (lab)..

12h

7 Textura. 7.1 Formas de representar la orientación de una cristalita. Ángulos de Euler. Índices de Miller. 7.2 Espacio de Euler. Geometría del Espacio de Euler. 7.3 Componente de Textura y Componente ideal en el Espacio de Euler. 7.4 Figura de Polos y Figura Inversa de Polos. 7.5 Ecuación Fundamental de la Textura. 7.6 Métodos de medición de la Textura. Métodos Globales. 7.7 Figuras de Polos medidas por Rayos X. Figuras Completas e Incompletas. Mediciones por Reflexión y Transmisión. Correcciones. 7.8 El problema de la Reproducción de la Función de Distribución de Orientaciones Cristalinas a partir de las Figuras de Polo. Diferentes métodos. 7.9 Cálculo e interpretación de la función de distribución a partir de Fig. de Polos medidas (lab)

9h

8. Estudio de los diferentes aspectos microestructurales en muestras de forma simultáneamente (Análisis Combinado).

8.1 Presentación del problema. Casos de muestras donde se necesita este tipo de análisis. Determinación de microdefromaciones, tamaño de cristalitos en presencia de textura. 8.2 Método de las figuras generalizadas de Polos. 8.3 Método del Análisis Combinado. 8.4 Utilización del programa MAUD para la realización de un Análisis Combinado (lab).

18h

Hoja 3 de 3


Aplicaciones de la Difracción de Rayos X a Materiales Policristalinos. Francisco Cruz Gandarilla, José Gerardo Cabañas Moreno y Mayahuel Ortega Aviles. Ed. Sociedad Mexicana de Cristalografía. (2005). ISBN 970-9888-00-5 Diffraction des rayons X sur échantillons polycristallins. René Guinebretière (2004). Edit. Lovoisier, 2002 ISBN 2-7462-0557-2. International Tables for Crystallography. Vol A. Ed Theo Hahn. (1989). Kluwer Academic Publishers. ISBN 90-277-2280-3ª. Fundamentals of Powder Diffraction and structural Characterization of Materials. Vitalij K. Pecharsky and Peter Y. Zavalij (2005). Edit. Springer Science. ISBN 0-387-24147-7 X-Ray Diffraction. B.E. Warren. Ed. Dover Publications, INC. (1990). ISBN 0-486-663173-5. Defects and Microstructure: Analysis by Diffraction. Robert L. Snyder, Jaroslav Fiala and Hans J. Bunge. Edit. IUCr Oxford Science Publications (2000). ISBN 0 19 850189 7 Diffraction Analysis of the Microstructure of Materials. E.J.Mittemeijer and P. Scardi (2004). Edit. Springer-Verlag. ISBN 3-540-40519-4 X-ray Metallography. A. Taylor. Ed JohnWiley. & Sons, (1961) Lib of Con. Cat 61-5668. Elements of X-Ray Diffraction. B.D. Cullity. Addison-Wesley (1959). The Rietveld Method. R.A. Young. Ed International Union of Crystallography. Oxford University Press (1993). ISBN 0-19855577-6 Introduction to Texture Analysis Macrotexture, and Orientation Mapping. Valerie Randle and Olaf Engler. Ed. Gordon and Breach Science Publishers. (2000). ISBN 90-5699-224-4 D. Chateigner, J. Ricote. Quantitative Texture Analysis of Polycrystalline Ferroelectrics . Lorena Pardo, Jesús Ricote. Processing and Properties Multifunctional Polycrystalline. Springer Series in Materials Science. (2011) Daniel Chateigner. Combined Analysis: Structure-texture microstructure-phase-stresses- reflectivity determination by x-ray and neutron scattering. Publisher: Wiley-ISTE (2010) ISBN-10: 1848211988


Se realizaran tareas escritas en todos los capítulos del curso. Se realizaran informes de cada una de las prácticas realizadas los cuales serán evaluados, así como el desempeño y la preparación del alumno en cada actividad. Se realizara una evaluación parcial. Se realizara un proyecto durante el curso. Se realizara un examen final.




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MICROSCOPÍA DE IMAGEN ORIENTACIONAL Y DIFRACCIÓN

DE ELECTRONES RETRODISPERSADOS Y EN MEB (SEM)



SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NÚMERO DE HORAS: TEORÍA PRACTICA T-P X





d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. FRANCISCO CRUZ GANDARILLA CLAVE:


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3





1. Introducción. Introducción. Microscopía de imagen orientacional y ciencia de materiales. Textura y anisotropía. Textura y procesos de manufactura. Patrones de EBSD y la microscopía de imagen orientacional en el MEB. Historia de la microscopía orientacional (MIO) – Bibiliografía básica.

2. Principios de Cristalografía (Mono y Policristales). Introducción. Concepto de cristal. Traslación y red directa. Sistemas cristalinos. Celda primitiva y múltiple. Redes de Bravais. Direcciones y planos en los cristales. Eje de zona. Proyección estereográfica. Concepto de simetría. Matemática de las operaciones de simetría. Operaciones de simetría. Grupo espacial y grupos puntuales. Tablas internacionales de cristalografía. Concepto de policristal. Tipos de imperfecciones presentes en los policristales. Caracterización de una orientación. Descripción estadística de las orientaciones. El espacio de Euler. La función de distribución de orientaciones cristalinas (FDOC). Componente de textura y componente de texturas ideales. Figuras de polos y figuras inversas de polos. Ecuación fundamental de la textura. Fronteras de grano y su descripción. Espacio de ángulo-orientación. Función de distribución de misorientaciones. Simetría cristalina y de muestra y su relación con las magnitudes que caracterizan la textura. Textura y anisotropía en policristales. Práctica de laboratorio 1 Simulación de una celda cristalina (OIM Data Collection (TSL-EDAX) y Twist-match (Channel 5 Cambridge).

3.- Difracción de Electrones Retrodispersados en el MEB, Patrones de EBSD. Introducción. El microscopio de barrido. Emisión de electrones retrodispersados. Formación y geometría de los patrones de EDSD en el SEM. Intensidad de las bandas en un patrón de EBSD. Patrones de EBSD y su relación con las características del microscopio y de los materiales. Práctica 2 Procesamiento e indizado de los patrones de EBSD (OIM) Data Collection TSL-EDAX) y Flamenco (Channel 5 Cambridge).

4.- Obtención de Patrones e Indizado. Introducción. Dispositivo de captura y procesamiento. Indizado de bandas. Metodología de indizado automático de los patrones de EBSD. La transformada de Hough. Información final de una medición automatizada de patrones de EBSD. Indizado de los patrones de EBSD de materiales con el mismo sistema cristalino. La calibración en la medición automatizada de patrones de EBSD. Comentarios generales. Resolución espacial y angular. Práctica 3 Obtención de patrones e indizado automático. Programa OIM Data Collection (TSL-EDAX). Práctica 4 Obtención de patrones e indizado automático. Programa Flamenco-Acquisition (Channel 5 Cambridge).

5.- Análisis de Textura de las Mediciones de los Patrones de EBSD, Construcción de Figuras de Polos, Función de Distribución de Orientaciones Cristalográficas y Otras Magnitudes. Introducción. Resultados de textura global. Paso de la textura local a la textura global, método de binding y de armónicos esféricos. Función de distribución de orientaciones cristalinas y las Fig. de polos calculo e interpretación. Práctica de Laboratorio 5 Texturas globales TSL OIM analysis. Práctica de Laboratorio 6 Texturas globales salsa mango Channel 5.

6.- Reconstrucción de Imágenes según diferentes Contrastes. Construcción de Gráficos de Diferentes Magnitudes. Imágenes reconstruidas según diferentes mecanismos de contrastes (índice de calidad, la figura inversa de polos, los componentes de textura, fronteras de grano etc.). Fracciones volumétricas de las componentes de textura. Construcción de gráficos de diferentes magnitudes. Tamaño de grano, índice de calidad, fronteras de grano etc. Tamaño de grano y OIM. Misorientación entre dos granos en una frontera. Funciones de distribución de desorientaciones. Consideraciones generales. Práctica de Laboratorio 7 Reconstrucción de Imágenes y Gráficos TSL OIM Análisis. Práctica de Laboratorio 8 Reconstrucción de Imágenes y Gráficos Tango Channel 5. Práctica de Laboratorio 7 Calculo de la función de misorientación y su interpretación TSL OIM Analysis.

7.- Preparación de Muestras. Importancia de la preparación de muestras para el estudio de materiales por OIM. Técnicas convencionales de pulido (Desbastado y pulido mecánico fino). Técnicas avanzadas de pulido (electro pulido, ion vean). Capas conductoras en materiales no metálicos. La influencia de la preparación en la calidad del patrón, el concepto de Índice de Calidad (IQ) y su relación con la calidad del pulido.

8.- Aplicación del EBSD a la Identificación de Fases. Introducción. Medición simultánea de patrones de EBSD y EDS y su aplicación en casos donde las fases producen los mismos patrones de EBSD. Casos de fases desconocidas identificación utilizando la combinación de resultados de EDS y EBSD más bases de datos como la PDF2.

9.- Aplicaciones. 1. Componentes de textura en los materiales y su relación con los procesos (deformación, recristalización etc.) caso del Fe3%Si. 2. Deformación y microestructura caso de aceros perliticos. 3. Observaciones in situ caso de Co vs. Temperatura. 4. Películas delgadas como del CdTe. 5. Granos en 3D. 6. Fronteras de grano en aleaciones Cu Zn 7. MIcroestructura en aceros bainiticos. 8. Mapeo de microdeformaciones en materiales con esfuerzos residuales.

Hoja 3 de 3


1. Microscopia de Imagen Orientacional. Francisco Cruz Gandarilla y José Gerardo Cabañas Moreno. . Ed. Sociedad Mexicana de Cristalografía. (2007).ISBN 970-9888-09-9

2 International Tables for Crystallography. Vol A. Ed Theo Hahn. (1989). Kluwer Academic Publishers. ISBN 90-277-2280-3ª

3 Texture and Anisotropy. Edited by Fred Kocks, Carlos Tomé and Rudy Wenk. Cambridge University Press (1998).

4 Texture Analysis in Materials Science. H. Bunge (1982). Butterworths: London.

5 Introduction to Texture Analysis - Macrotexture, Microtexture and Orientation Mapping. Valerie Randle , Olaf Engler.. CRC Press Taylor & Francis Group, 2010 - http://www.crcpress.com

6 Electron Backscatter Diffraction in Materials Science. Editors: Adam J. Schwartz, Mukul Kumar, Brent L. Adams,David P. Field. Second Edition. Springer Science+Business Media (2009).





Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO Y TECNICAS COMPLEMENTARIAS (LABORATORIO)



SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NUMERO DE HORAS: TEORIA PRACTICA 4 T-P


1.8 FECHA DE LA ELABORACION DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: 30 04 2007 d m a



d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: FRANCISCO CRUZ GANDARILLA CLAVE:


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Impartir las bases practicas de operación de las técnicas de microscopia

electrónica de barrido y espectrometría de rayos, así como de técnicas

complementarias, tales como difracción d electrones y mapeos

orientacionales.



1. Equipos de microscopia electrónica de barrido y microanálisis 5

2. Operación básica del microscopio electrónico de barrido 5

3. Preparación de muestras para microscopia electrónica de barrido 5

4. Observaciones de alta resolución 5

5. Observaciones con alta profundidad de enfoque 5

5. Proyecto grupal 1 6

7. Análisis cualitativo por espectrometría de rayos x 6

8. Análisis cuantitativo por espectrometría de rayos x 5

9. Microanálisis por espectrometría de rayos x de materiales en polvo, películas delgadas, muestras rugosas

6

10. Proyecto grupal 2 6

11. Difracción de electrones y mapeos orientacionales 6


Hoja 3 de 3


1 Goldstein, Newbury, Joy, Lyman, Echlin, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Kluwer, 2003 (3a. edición)

2 Lymann, Newbury, Golstein, Advanced Scanning Electron Microscopy, X-Ray Microanalysis and Analytical Electron Microscopy Plenum Press, 1990

3 L. Reimer, Scanning Electron Microscopy: Physics of Image Formation and Microanalysis Springer, 1998

4 DIFRACCION

5 LAB


A Asistencia a las sesiones de laboratorio 20% de la evaluación

B Resultados de los proyectos grupales (2) – 80% de la evaluación




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO Y TECNICAS COMPLEMENTARIAS (TEORIA)



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: FRANCISCO CRUZ GANDARILLA CLAVE:


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Impartir las bases científicas de las técnicas de microscopia electrónica de

barrido y espectrometría de rayos, así como de otras técnicas

complementarias, tales como difracción d electrones y mapeos

orientacionales, microscopia de bajo vacío y catodoluminiscencia.



1. Aplicaciones de la microscopia electrónica de barrido y la espectrometría de rayos x en la caracterización de materiales

1.5

2. Interacciones de los electrones con la materia 6

3. Detección de electrones secundarios y retrodispersados 3

4. Formación de imágenes en el microscopio electrónico de barrido 4.5

5. Técnicas especiales en la microscopia electrónica de barrido 3

5. principios de la espectrometría de rayos x 3

6. Detección de rayos x 3

7. Análisis cualitativo por espectrometría de rayos x 3

8. Análisis cuantitativo por espectrometría de rayos x 6

9. Tópicos especiales en el microanálisis por espectrometría de rayos x 3

10. Difracción de electrones en el microscopio electrónico de barrido 3

11. Mapeos orientacionales – información disponible 3

12. Técnicas especiales (catodoluminiscencia, contraste magnético, contraste inducido por el haz de electrones)

3


Hoja 3 de 3


1 Goldstein, , Newbury, Joy, Lyman, Echlin, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Kluwer, 2003 (3a. edición)

2 Lymann, Newbury, Golstein, Advanced Scanning Electron Microscopy, X-Ray Microanalysis and Analytical Electron Microscopy Plenum Press, 1990

3 L. Reimer, Scanning Electron Microscopy: Physics of Image Formation and Microanalysis Springer, 1998

4 DIFRACCION


A Tareas – 20% de la evaluación

B Examenes (2) – cada uno equivalente al 40% de la evaluación




Hoja 1 de 3



1.2 COORDINADOR DEL PROGRAMA: DR.JAIME ORTÍZ LÓPEZ

1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN MOLECULAR



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. JUAN IGNACIO RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ

CLAVE: 9717-EB-13


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Se espera que el alumno aprenda las principales metodologías modernas para la solución del problema (de n-cuerpos) de la estructura electrónica de moléculas, haciendo énfasis en la “Teoría de Funcionales de la Densidad” (DFT: Density Functional Theory). Estas metodologías se introducen cómo una herramienta teórico-computacional para obtener las soluciones al problema electrónico, cuyas soluciones permiten introducir el concepto de enlace químico y estabilidad en moléculas y sólidos, así como la obtención teórica de propiedades estructurales, electrónicas y de respuesta (entre otras) de tales sistemas. La limitante computacional inherente a estas metodologías, la cual impide su aplicación a sistemas con miles de átomos (e.g. proteínas), sirve como introducción de teorías alternativas catalogadas como “técnicas de simulación molecular”. Las clases teóricas son complementadas con algunos tutoriales para el uso de programas de cómputo académicos/comerciales basados en DFT.



TEMA 1. Ecuación de Schrödinger para átomos y moléculas. Total 12

1.1 Separación del problema nuclear y del electrónico: Aproximación de Born-Oppenheimer.

4

1.2 El problema electrónico. 4

1.3 Principio Variacional. 4

TEMA 2. La aproximación the Hartree-Fock Total 18

2.1 Orbitales moleculares (MO:Molecular Orbital) y el determinante de Slater. 4

2.2 Ecuaciones de Roothaan. 4

2.3 Solución autoconsistente (SCF: Self Consistent Field). 2

2.4 Teorema de Koopmans, 2

2.5 Enlace químico y estabilidad 6

TEMA 3. Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT: Density Functional Theory) Total 45

3.1 Teorema de Hohemberg-Kohn. 8

3.1 Ecuaciones de Kohn-Sham 8

3.3 Ecuaciones de Kohn-Sham-Roothaan y solución SCF. 6

3.4 Orbitales moleculares de Kohn-Sham. 6

3.5 Bases 8

3.6 Cálculo de propiedades. 9

TEMA 4. Modelación Molecular vs Simulación Molecular Total 15

4.1 Introducción. 5

4.2 Dinámica Molecular. 5

4.3 Método de Monte Carlo. 5

TOTAL 90 horas

Hoja 3 de 3


1.- “Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Tehory”, A. Szabo &

N.S. Ostlund, Ed. Dover Publications Inc. New York, (1996).

2.- “Quantum Chemistry”, Ira N. Levine, Sixth Edition, Ed. Pearson, Prentice Hall, U.S.A. (2009).

3.- “Molecular Quantum Mechanics”, P.W. Atkins & R.S. Friedman, Third Edition, Ed. Oxford University

Press Oxford (1997).

4.- “Methods of Molecular Quantum Mechanics”, R. McWeeny, Second Edition, Ed. Academic Press

London (1992).


1.- 3 Exámenes Parciales: 60% de la calificación.

2.- Tareas: 20% de la calificación.

3.- Exposiciones: 20% de la calificación.





Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y DIELÉCTRICAS DE LOS

MATERIALES

1.4 CLAVE: 3928 (Para ser llenado por la SIP)


SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NUMERO DE HORAS: TEORIA 4.5 PRACTICA T-P



d m A



d m A



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. RAFAEL ZAMORANO ULLOA CLAVE:


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3


III.1

OBJETIVO GENERAL:

No obstante que en diferentes épocas del desarrollo histórico de la física ha habido interés por problemas en la física de semiconductores. Muchos físicos y estudiantes de física se sienten atraídos por la física de semiconductores. Debería tomarse como natural que en un programa de posgrado en física haya por lo menos una asignatura optativa de física de semiconductores. El objetivo del presente programa es exponer una colección de temas que se puedan abordar con herramientas de los cursos previos. Como un deseable segundo objetivo está el de resolver algún o algunos problemas de investigación en este campo

.



1 Tipos de Sólidos

2 Distribución de electrones en el sólido en estados de energía

3 Concepto de potenciales químico y electroquímico y función de trabajo de electrones de metales

4 Conductividad eléctrica de metales

5 Conducgtividad eléctrical de dieléctricos

6 Conductividad eléctrica de semiconductores

7 Métodos experimentales para la evaluación de parámetros eléctrico.

8 Constante dieléctrica (permitividad)

9 Aislantes en campos eléctrcos

Hoja 3 de 3


1 J.M.Ziman, Principles of the theory of solids, Cambridge, University Press, 1972, 472p.

2 M.Lannoo, J.Bourgoin, Point Defects in Semiconductors I. Experimental Aspects. Springer-Verlag, Berlin -

Heidelberg - New York, 1983, 304p.

3 M.Lannoo, J.Bourgoin, Point Defects in Semiconductors II. Theoretical Aspects. Springer-Verlag, Berlin -

Heidelberg - New York, 1983, 310p.

4 R.P.Feynman, R.B.Leighton, M.Sands, The Feynman lectures on physics, v.1-v.9, Addison-Wesley publishing

company, Inc., Reading, Massachusetts, Palo Alto, 1968

5 D.R.Askeland, The Science and Engineering of Materials, PWS Publishing Company, Boston, MA, 1994

6 C.Kittel, Quantum Theory of Solids, JOHN, Wiley &Sons Inc., N.Y.-London, 1963

7 C.Kittel, Introduction to Solid State Physics, JOHN, Wiley &Sons Inc., N.Y.-London, 1968






Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y MAGNETOELÉCTRICAS DE

LOS MATERIALES



SEMINARIO ESTANCIA






d m a




2.2 PROFR. PARTICIPANTE: DR. YEE MADEIRA HERNANI TIAGO CLAVE: 9046-EG-13

CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



El comportamiento eléctrico de los materiales es crucial para algunas de sus aplicaciones, por lo que

es necesario comprender como se controlan estas propiedades; como es el caso de la conductividad

eléctrica que presentan los metales, las propiedades dieléctricas de cerámicos (piezoelectricidad,

piroelectricidad y ferroelectricidad) y las propiedades física de los semiconductores.

Adicionalmente, el comportamiento eléctrico queda influenciado para la estructura del material, la

cual al adicionar de manera natural o artificial una componente magnética (sistema magnetoeléctrico),

modifica sus propiedades electromagnéticas (en comparación a un material puramente eléctrico);

donde los momentos magnéticos y dipolos eléctricos determinan estas conductas.



10 Tipos de Sólidos 6

11 Distribución de los estados de energía de electrones en los solidos 6

12 Concepto de potenciales químico y función de trabajo de electrones en los metales 6

13 Conductividad eléctrica de metales 9

14 Conductividades en otros materiales 9

15 Tipos de semiconductores 9

16 Aislantes y propiedades dieléctricas 9

17 Dipolos electricos y polarización 9

18 Piezoelectricidad, piroelectricidad y ferroelectricidad 9

19 Materiales Magnetoeléctricos 9

20 Acoplamiento magnetoeléctrico 9

TOTAL 90 hrs

Hoja 3 de 3


D. R. Askeland, Ciencia e Ingenieria de los materiales, Internacional Thomson Editores, Tercera Edición, México, 1998.

William F. Smith and Javad Hashemi, Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materials, Mc Graw-Hill, Cuarta edición, México, 2004.

C.Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons Inc., Seventh Edition, USA, 1996.

John P. Mckelvey, Física del estado sólido y de semiconductores, Limusa-Noriega, Tercera Edición, México, 1989.

C.Kittel, Quantum Theory of Solids, John Wiley & Sons Inc., Second Edition, USA, 1987.

K. V. Shalímova, Física de los Semiconductores, Editorial Mir, URSS, 1975.

Klaus Schröder, Electronic, Magnetic, and Thermal Properties of Solid Materials, Marcel Dekker, Inc., New York, 1978.

Fiebig, Manfred; Eremenko, Victor V.; Chupis, Irina E., Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals, NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, Vol. 164, Springer, 2003.

Nicola A. Spaldin, Magnetic Materials: Fundamentals and Applications, Cambridge, Second edition,U.K., 2011.

Z-G Ye, Handbook of advanced dielectric, piezoelectric and ferroelectric materials: Synthesis, properties and applications, Woodhead Publishing Limited, USA, 2008.

M. Deri, Ferroelectric Ceramics, Gordon and Breach, New York, 1969.


1. Tres exámenes escritos con valor de 70% de la calificación total.

2. Lista de problemas con valor de 20% de la calificación total.

3. Presentación de un tema selecto por los estudiantes con valor de 10% de la calificación total.

http://www.springer.com/series/6328

http://www.amazon.com/Nicola-A.-Spaldin/e/B001IXMSG2/ref=ntt_athr_dp_pel_1




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: PROPIEDADES MAGNETICAS DE LOS MATERIALES



SEMINARIO ESTANCIA



1.8 FECHA DE LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: 27 06 11 D m a



D m a




2.2 YEE MADEIRA HERNANI TIAGO CLAVE: 9046-EG-13

CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



El objetivo del curso es enseñar aspectos teóricos y experimentales de las diferentes propiedades magnéticas de los materiales diamagnéticos, paramagnéticos y principalmente ferromagnéticos. Algunas propiedades son: interacciones magnéticas, estructura atómica de los momentos magnéticos, tanto localizados (orbitales d y f), como no localizados (teoría de bandas), energía magnética, anisotropías magnéticas. Así como la detección de los diferentes procesos de magnetización, demagnetización e inversión de la magnetización registrados por diversas técnicas como las magnetometrías VSM, y SQUID. Resonancia Paramagnética Electrónica, Resonancia Ferromagnética, Low Field Spectroscopy, MMAMAS.



1. Diamagnetismo y Paramagnetismo. 1.1 Introducción. 1.2 Teoría del Diamagnetismo. 1.3 Susceptibilidad Diamagnética de iones, átomos y moléculas. 1.2 Sustancias Diamagnéticas. 1.3 Teoría del Paramagnetismo. 1.4 Efecto Giromagnético. 1.5 Substancias Paramagnéticas.

5h

2. Ferromagnetismo. 2.1 Introducción. 2.2 Aleaciones Ferromagnéticas. 2.3 Interacción de Intercambio. 2.4 Modelos Teóricos del Ferromagnetismo. 2.5 Análisis Magnético.

5h

3. Magnetismo Amorfo 3.1 Estructura de un Magneto Amorfo. 3.2 Momento de Saturación. 3.3 Anisotropías en magnetos amorfos. 3.4. Histéresis en magnetos amorfos 3.5 Algunos Aspectos de los Ferromagnetos Amorfos.

6h

4. Anisotropías Magnéticas. 4.1 Magnetocristalina. 4.2 Magnetoelasticidad. 4.3 Anisotropía de intercambio. 4.4 Anisotropía Uniaxial.

8h

5. Energías Magnéticas. 5.1 Energía de dipolos en un campo magnético externo 5.2 Energía dipolo magnético-dipolo magnético- No integrable 5.3 Energía de intercambio de Heisenberg- Parcialmente integrable 5.4 Energía Magnetoelástica- No integrable 5.5 Energías Magnetocristalinas- Diversas Simetrías 5.6 El papel de la interacción Espín-Orbita en diferentes términos de energía

8h

6. Micro y Nanomagnetismo 6.1 Dominios y paredes de dominios. 6.2 Modelo de Stoner-Wolfarth- Nanomagnetos sin dominios 6.3 Estructuras de espín en fronteras de grano. 6.4 Hysteresis Magnética.

8h

7. Técnicas Experimentales 7.1 Magnetometrías VSM y SQUID 7.2 Resonancia Paramagnética. 7.3 Resonancia Ferromagnética. 7.4 Espectroscopía de Campo Bajo

5h

Hoja 3 de 3


The Physical Principles of Magnetism, A. H. Morrish, John Wiley & Sons, 1965. ISBN : 0-7803-

6029-X. Hysteresis in Magnetism, Georgio Bertotti, Academic Press, 1998, ISBN: 978-0-12-093270-2. Simple Models of Magnetism, Ralph Skomski, Oxford Graduate Texts, 2008, ISBN: 978-0-19-

857075-2. Magnetism, S.V. Vonsovskii, John Wiley & Sons, 1974, ISBN: 0-470-91193-X. Ferromagnetic Resonance, S.V. Vonsovskii, Israel Program for Scientific Translations. 1964. Introduction To Amorphous Magnets, T. Kaneyoshi, World Scientific, 1992, ISBN: 981-02-1031-0.


Se realizaran tareas escritas en todos los capítulos del curso. Se realizara una evaluación parcial. Se realizara un examen final.





Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: PROPIEDADES ÓPTICAS Y FOTOELÉCTRICAS DE SÓLIDOS



SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NUMERO DE HORAS: TEORIA 4.5 PRACTICA T-P



d m A



d m A



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. GERARDO S. CONTRERAS PUENTE

CLAVE: 9392-EG-13


SIP-30

CLAVE:

Hoja 2 de 3


III.1

OBJETIVO GENERAL: No obstante que en diferentes épocas del desarrollo histórico

de la física ha habido interés por problemas en la física de semiconductores.

Muchos físicos y estudiantes de física se sienten atraídos por la física de semiconductores. Debería

tomarse como natural que en un programa de posgrado en física haya por lo menos una

asignatura optativa de física de semiconductores. El objetivo del presente programa es exponer una colección

de temas que se puedan abordar con herramientas de los cursos previos. Como un deseable

segundo objetivo está el de resolver algún o algunos problemas de investigación en este

campo.



Fenómenos ópticos

1. Constantes ópticas (6 horas)

2. Absorción de luz en solidos (14 horas)

3. Luminescencia de solidos (14 horas)

4. Recombinacion de portasores no radiativa (8 horas)

5. Dispersión de luz (6 horas)

6. Efectos de polarización (6 horas)

7. Reflexión (6 horas)

Fenómenos fotoelectricos

8. Efecto fotoeléctrico externo (6 horas)

9. Efecto fotoeléctrico interno (14 horas)

Hoja 3 de 3


J.I.Pankove, Optical processes in Semiconductors, Prentice-Hall, Inc., N.Y., 1971.

Current Topic in Photovoltaics, Ed. T.J.Coutts, J.D.Meakin, Academic Press, 1985.

J.M.Ziman, Principles of the theory of solids, Cambridge, University Press, 1972, 472p.

M.Lannoo, J.Bourgoin, Point Defects in Semiconductors I. Experimental Aspects.

Springer-Verlag, Berlin - Heidelberg - New York, 1983, 304p.

R.P.Feynman, R.B.Leighton, M.Sands, The Feynman lectures on physics, v.1-v.9,

Addison-Wesley publishing company, Inc., Readinc, Massachusetts, Palo Alto, 1968.

D.R.Askeland, The Science and Engineering of Materials, PWS Publishing Company,

Boston, MA, 1994.

C.Kittel, Quantum Theory of Solids, JOHN, Wiley &Sons Inc., N.Y.-London, 1963.

B.Donovan, J.F.Angress, Lattice vibrations, Chapman and Hall Ltd., 1988.

Materials used in Semiconductor Devices, Ed. C.A.Hogarth,

Publisher John Wiley and Sons, Inc., New-York – London - Sydney, 1974.

O.Madelung , Physics of III-V Compounds, Publisher

John Wiley and Sons, Inc., New-York – London - Sydney, 1974.

Physics and Chemistry of II-VI Compounds, Ed. M.Aven, J.S.Prener,

North-Holland Publishing Company – Amsterdam. 1977.

Current Topic in Photovoltaics, Ed. T.J.Coutts, J.D.Meakin, Academic Press, 1985.

A.G.Milnes, D.L.Feucht, Heterojunctions amd Metal - Semiconductor Junctions, Academic Press, N.Y., 1972.

A.L.Fahrenbruch, R.H.Bube, Fundamentals of solar cells, photovoltaic solar energy conversion, N.Y., Academic

Press, 1983.

A.Berg, P.Din, Light-emitting diodes, Academic Press, 1982.

Solar Energy Conversion, Ed.B.O.Seraphin, Pub.Spring-Verlag, Berlin Heidelberg, N.Y., 1979.

S.M.Sze, Physics of Semiconductor Devices, Pub. J.Wiley&Sons, N.Y., 1981.

Jasprit Singh, Semiconductor Devices, An Introduction, McGraw’Hill International Editions, 1994.

de intercentros.






Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Química Cuántica Computacional



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: Dr. Juan Ignacio Rodríguez Hernández CLAVE: 9717-EB-13


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Se espera que el alumno entienda y, haciendo uso de programas de cómputo especializado, aplique la

mecánica cuántica al estudio de las propiedades y del comportamiento de átomos y moléculas. Para

lograr este objetivo general, se introducirán las teorías llamadas “de primeros principios” dando énfasis

a su aplicación para el entendimiento de la estabilidad de la materia vía el concepto de “enlace

químico”. Se procederá entonces al estudio del cálculo e interpretación de las propiedades (electróni-

cas, ópticas, vibracionales, etc.) del sistema cuantificando las aproximaciones inherentes a la teoría al

comparar los datos teóricos con los datos experimentales reportados.



UNIDAD I. La Ecuación de Schrödinger para una Molécula y Métodos de solución.

I.1 La ecuación de Schrödinger molecular.

I.2 Principio de Pauli.

I.3 Teorema estadístico de espín.

I.4 Método de Hartree-Fock (HF).

I.5 Método de Moller-Plesset (MP).

I.6 Método de “Teoría de funcionales de la densidad” (DFT).

I.7 Potencial de intercambio correlación.

I.8 Bases.

UNIDAD II. Átomos.

II.1 Método de Hartree-Fock y MP para átomos.

II.2 DFT para átomos.

II.3 Orbitales y la tabla periódica.

II.4 Correlación electrónica.

II.5 Interacción spin-orbita.

II.6 Reglas de Condon-Slater.

UNIDAD III. Teoremas de la Mecánica Cuántica Molecular.

III.1 Teorema del Virial.

III.2 Teorema del Virial y enlace químico.

III.3 Teorema de Hellmann-Feyman.

III.4 Teorema electrostático.

UNIDAD IV. Simetría Molecular.

IV.1 Elementos y operaciones de simetría.

IV.2 Grupos puntuales.

IV.3 Representaciones irreducibles y tabla de caractéres.

IV.4 Representaciones y mecánica cuántica.

UNIDAD V. Estructura Electrónica de Moléculas.

V.1 Teoría de orbitales moleculares en DFT.

V.2 Términos electrónicos moleculares.

V.3 Análisis de población y orden de enlace.

V.4 Teoría del enlace de Valencia.

V.5 Orbitales Moleculares Localizados.

V.6 Potencial electrostático Molecular.

V.7 Estructura Molecular y la superficie de energía potencial (PES).

V.8 Estados de transición.

UNIDAD VI. Elementos de Espectroscopia.

VI.1 Espectroscopía fotoelectrónica.

VI.2 Reglas de selección.

VI.3 Espectro electrónico.

VI.4 Frecuencias vibracionales.

UNIDAD VII. Propiedades de Respuesta y Termodinámicas.

VII.1 Propiedades de Respuesta.

VII.2 Momento dipolar eléctrico.

VII.3 Momento dipolar magnético.

VII.4 Polarizabilidades.

VII.5 Propiedades termodinámicas.

Hoja 3 de 3


1.- I. N. Levine, “Quantum Chemistry”. Pearson Prentice Hall. Sixth edition, NJ, USA (2009).

2.- R. Parr and W. Yang, “Density Functional Theory of Atoms and Molecules”. New York: Oxford University

Press, Inc. (1989).

3.- A. Szabo and N. S. Ostlund, “Modern Quantum Chemistry, Introduction to Andvanced Electronic

Structure Theory”. Dover Publications NY, USA (1999).

4.- R. McWeeny, “Methods of Molecular Quantum Mechanics”. Academic Press. Second Edition, CA,

USA (1992).

5.- D. M. Bishop, “Group Theory and Chemistry”. Dover Publications NY, USA (1993).


1.- 3 Exámenes Parciales: 60% de la calificación.

2.- Tareas: 20% de la calificación.

3.- Exposiciones: 20% de la calificación.




Hoja 1 de 3


1.1 NOMBRE DEL PROGRAMA: Doctorado en Fisica de los Materiales

1.2 COORDINADOR DEL PROGRAMA: Dr. Jaime Ortiz

1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Quimica de los Nanomateriales



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: Héctor A Calderón Benavides CLAVE: 9512-EG-13


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Presentar desde el punto de vista de la química básica métodos de síntesis de nanomateriales y describir algunos de los principios de autoensamble en diferentes escalas físicas de tamaño. Se describe como pueden organizarse espontaneamente los bloques constitutivos (en micras o nanometros) a traves de métodos químicos y con diferentes formas , composiciones y funcionalidades superficiales para formar estructuras y nanoestructuras que pueden tener diversas aplicaciones.



1. Bases de la Nanoquímica. Autoensamble de los materiales. Nanomateriales. Autoemsamble molecular y en materiales. Ensamble jerarquico. Direccionalizando el autoensamble. Vision supramolecular.

8

2. Formacion de patrones por litografia y metodos quimicos. Litografia suave, Monocapas autoensambladas, Arreglos de Nanoring. Patrones a partir del estado solido. Patrones de microesfera coloidales,.

8

3. Autoensamble de capa por capa. Construccion de una sola capa. Superredes electrosctaticas. Ventanas inteligentes de capa por capa.Arreglos multicistalinos ordenados con zeolitas. Multicapas en patron.

8

4. Autoensamble de Nanobarras, Nanohilos y Nanotubos. Arreglo de bloques de construccion, Templates con Nanohilos, Autoensamble de nanobarras. Manipulación de nanoalambres. Manipulacion de Nanotubos.

8

5. Autoensable de clusters. Obseravcion del crecimiento de clusters. Clusters y su diferencia con nanoparticulas o nanocristales. Aleaciones en nanoclusters. Organización de nanoclusters.

8

6. Microesferas. Cristales fotonicos naturales. Semiconductores fotonicos, Defectos, Haciendo computadoras con la luz, bloques dec construccion de microesferas.

7

7. Materiales micro y Mesoporosos a partir de bloques de construccion suaves. Zeolitas. Descripcion de materiales existentes con poros. Autoarreglo modular de materiales microporosos. Estructuras de coordinacion para el almacenamiento de hidrogeno.

7

Hoja 3 de 3


NanoChemistry. G. A. Ozin, A. C. Arsenault RSC Publishing Co. The Royal Society of Chemistry. 2006

Self Assembly, J. A. Pelezko, CRC Press 2007.

Nanomaterials and Nanochemistry, C. Bréchignac, P. Houdy, M. Lahmani (Eds.). Springer 2007


Tareas

Tres examenes parciales

Un trabajo semestral independiente y autonomo sobre un tema específico y ligado a la investigación propia del estudiante.




Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS EN LA FÍSICA DEL ESTADO

SÓLIDO


1.5 TIPO DE ASIGNATURA: OBLIGATORIA OPTATIVA x

SEMINARIO ESTANCIA

1.6 NUMERO DE HORAS: TEORIA PRACTICA T-P 6





d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: DR. GERARDO CONTRERAS PUENTE CLAVE: 9392-EG-13


CLAVE: 9260-EB-13

CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



El alumno aprenderá y será capaz de manejar los conceptos físicos así como

el instrumental relacionado con espectroscopias ópticas y de resonancia

para el estudio de materiales sólidos ( en volumen y/o película delgada )



1. Espectroscopia ópticas

1.1. fundamentos de espectroscopia ópticas 6

1.1.1 perturbaciones electrónicas del sólido 6

1.1.2 vibraciones de la red en el sólido 6

1.2 Técnicas espectroscópicas

1.2.1 interferómetro de fourier 9

1.2.2 espectroscopia de infrarrojo 9

1.2.3 espectroscopia raman 9

1.2.4 reflectancia y fotoreflectancia 9

1.2.5 absorbancia y fotoconductividad espectral 9

2. Espectroscopia de resonancia

2.1 fundamentos de resonancia magnética 9

2.2 espectroscopia de resonancia de spin de electrones 9

2.3 espectroscopia de magnética de detección óptica ( omdr ) 9

Total de horas. 90 Hrs.

Hoja 3 de 3


1. P.Yu, M. Cardona, “fundamentals of semiconductors” springer, 1996 .

2. A. Mellisinos, “experiments in modern physics” academic press 1996 .

3. k. Seeger “semiconductor physics”, springer verlar, 1991 .

4. Barry, E.W. Williams, “trasnport and optical phenomena” vol 8 series:”semiconductors and semimetals”, caps. 4 y 5, h.b. academic press, 1988 .

5. J.E. Wertz, I.H. Bolton “electron spin resonance: elementary theory and practical applications”, mc graw hill, new york, 1972 .

6. J.R. Pilbrow, Claredon Press “transition ion electron paramagnetic resonance”, , oxford, 1990 .

diferentes artículos actuales de investigación relacionados con los temas a

desarrollar, publicados en revistas internacionales de investigación


La evaluación al alumno será continua y sistemática a través de preguntas

directas en cada clase, así como la entrega de reportes individuales de

todos y cada uno de los puntos descritos en el contenido. por este medio se

observará la presentación de los diferentes resultados experimentales así

como el análisis de los mismos para extraer la información física de interés

relacionada con las propiedades de los materiales estudiados.

el alumno sutentará examen final sobre el conocimiento y manejo de cada

una de las técnicas experimentales descritas en el contenido de este curso.




Hoja 1 de 3


1.1 NOMBRE DEL PROGRAMA: Doctorado en Física de Materiales


1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Técnicas Avanzadas de Caracterización de Materiales



SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 COORD. ASIGNATURA: Dr. Arturo García Bórquez CLAVE: 9271-EG-13


CLAVE:

SIP-30

Hoja 2 de 3



Dar al estudiante el conocimiento fundamental de técnicas modernas utilizadas para la caracterización de materiales a un nivel microscópico y submicroscópico, es decir, tanto de una estructura extendida, como de una molecular, atómica y/o nuclear, abarcando para ello principios físicos, arreglo experimental y aplicaciones. De igual manera se abordan tópicos, modalidades y variaciones más avanzadas de cada técnica. Se hace énfasis en la correlación de las técnicas aplicándolas a un sistema dado, por ejemplo, metálico, cerámico, semiconductor, material compuesto, etc. Se contempla la visita a los laboratorios correspondientes a cada técnica.



1 Estructura Atómica (repaso).

1.1 Principios de la mecánica cuántica 1.2 Ecuación de Schrödinger y números cuánticos 1.3 Niveles de energía atómica y configuración electrónica 1.4 Energía de enlace y moléculas 1.5 Núcleos, isótopos radiactivos y decaimiento

10 hrs

2 Estructura de los Sólidos (repaso).

2.1 Mono- y poli-cristal 2.2 Redes cristalinas e índices de Miller 2.3 Defectos cristalinos 2.4 Estructura cuasicristalina y amorfa

10 hrs

3 Interacción con la Materia.

3.1 Ondas y fenómeno de interferencia 3.2 Radiación y partículas 3.3 Fenómeno de absorción. 3.4 Fenómeno de dispersión (elástica e inelástica) 3.5 Fenómenos de reflección, refracción y difracción 3.6 Penetración y volumen de interacción

12 hrs

4 Microscopías.

4.1 Microscopía Óptica (MO)

4.1.1 Fenómeno de la refracción. 4.1.2 Lentes y formación de imágenes. 4.1.3 Aberraciones de las lentes. 4.1.4 Resolución y magnificación. 4.1.5 Microscopio compuesto. 4.1.6 Microscopio estereoscópico.

Tópicos: 4.1.7 Microscopio confocal. 4.1.8 Microscopía de reducción de emisión estimulada (STED)

4.2 Microscopía Electrónica de Barrido (SEM).

4.2.1 Componentes. 4.2.2 Cañón de electrones y filamentos. 4.2.3 Lentes electromagnéticas y Ley de Lorentz. 4.2.4 Formación de imágenes y magnificación. 4.2.5 Resolución y profundidad de foco. 4.2.6 Acoplamiento de lentes. 4.2.7 Contraste y brillantez.

Tópicos: 4.2.8 Microscopio de bajo vacío. 4.2.9 Microscopio ambiental. 4.2.10 Microscopio de orientaciones cristalográficas. 4.2.11 Microscopio de haz de iones. 4.2.12 Microscopio de dos haces.

4.3 Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM).

4.3.1 Componentes. 4.3.2 Voltaje, longitud de onda y resolución. 4.3.3 Formación de imágenes y magnificación. 4.3.4 Contraste másico y de difracción. 4.3.5 Imágenes de campo claro y oscuro. 4.3.6 Imágenes de alta resolución. 4.3.7 Imágenes de contraste z.

Tópicos: 4.3.8 Microscopía Electrónica de Transmisión por Barrido (STEM). 4.3.9 Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución (HRTEM). 4.3.10 Estereo-Microscopía Electrónica de Transmisión.

4.4 Microscopía de Fuerza Atómica (AFM).

4.4.1 Principio físico. 4.4.2 Instrumentación. 4.4.3 Modo de contacto y no contacto. 4.4.4 Modo intermitente. 4.4.5 Resolución. 4.4.6 Manipulación atómica.

Tópicos: 4.4.7 Microscopía de Fuerza magnética (MFM). 4.4.8 Microscopía de Fuerza Lateral (LFM). 4.4.9 Microscopía de Fuerza Química (CFM).

4.5 Microscopía de tunelamiento.

4.5.1 Principio físico. 4.5.2 Instrumentación. 4.5.3 Modo de altura constante. 4.5.4 Modo de corriente constante. 4.5.5 Resolución.

Tópicos: 4.5.6 Microscopía de tunelamiento en electrolito. 4.5.7 Microscopía de tunelamiento de espín polarizado.

30 hrs

5 Difractometrías.

Fenómeno de la difracción (condiciones). Ley de Bragg. 5.1 Difracción de Rayos X (XRD).

5.1.1 Instrumentación y componenetes. 5.1.2 Monocromatización del haz de rayos X. 5.1.3 Método de polvos. 5.1.4 Método de Laue. 5.1.5 Intensidad integrada. 5.1.6 Factor de estructura y reflexiones prohibidas.

Tópicos: 5.1.7 Difracción de Rayos X a bajo ángulo (SAXRD). 5.1.8 Difracción de Rayos X en haz rasante (GIXRD).

5.2 Difracción de Electrones.

5.2.1 Instrumentación (v. TEM). 5.2.2 Energía, momento y longitud de onda de los electrones. 5.2.3 Plano focal y espacio recíproco. 5.2.4 Tipos de patrones de difracción. 5.2.5 Cuantificación de los patrones de difracción. 5.2.6 Determinación de la estructura cristalina y su orientación.

Tópicos: 5.2.7 Difracción de Electrones en Haz Convergente (CBED). 5.2.8 Difracción de Electrones de sistemas multicomponentes. 5.2.9 Nanodifracción.

5.3 Difracción de Neutrones.

5.3.1 Instrumentación. 5.3.2 Energía, momento y longitud de onda.

18 hrs

6 Espectroscopías.

6.1 Atómicas.

6.1.1 Espectroscopía de Dispersión de Energía (EDXS) / Longitud de onda de Rayos X (WDXS). 6.1.1.1 Generación de los rayos X. 6.1.1.2 Relación de Moseley. 6.1.1.3 Familia de líneas de emisión. 6.1.1.4 Instrumentación de EDXS. 6.1.1.5 Instrumentación de WDXS. 6.1.1.6 Comparación entre EDXS y WDXS. Tópicos:

6.1.2 Espectroscopía de pérdida de energía de los electrones (EELS). 6.1.3 Espectroscopía de absorción atómica (AAS).

6.2 Espectroscopías Moleculares.

6.2.1 Espectroscopía Infrarroja. 6.2.1.1 Principio físico. 6.2.1.2 Rango de frecuencias. 6.2.1.3 Instrumentación.

6.2.2 Espectroscopía ultravioleta. 6.2.2.1 Principio físico. 6.2.2.2 Rango de frecuencias. 6.2.2.3 Instrumentación. Tópicos:

6.2.3 Espectroscopía Raman. 6.2.4 Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). 6.2.5 Espectroscopía de Resonancia Paramagnética Electrónica (EPR)

6.3 Espectroscopías Nucleares.

6.3.1 Espectroscopía Mössbauer (NGR). 6.3.1.1 Principio físico. 6.3.1.2 Parámetros. 6.3.1.3 Isótopos Mössbauer. 6.3.1.4 Instrumentación. 6.3.1.5 Tipo de espectros. Tópicos:

6.3.2 Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

20 hrs

7 Correlación de técnicas.

7.1 Aplicación de MO, SEM, TEM y EDX al sistema Fe18Cr16NiMoMnSiNb. 7.2 Aplicación de XRD, TEM, DE, NGR y EPR al sistema Fe,Mn/ZrO2-(SO4)

-2.

7.3 Aplicación de AAS, XRD y NGR al sistema ZnxMg 1-xFe2O4.Además LEIS y PIXE. 7.4 Aplicación de MO, SEM, AFM, EDXS y GIXRD al sistema Al2O3/Fe25Cr5Al. 7.5 Aplicación de TEM, DE (SAD y CBED) y EDXS al sistema Pt,Sn/ZnAl2O4. 7.6 Aplicación de XRD, SEM, TEM y EDXS al sistema 123 YBaCu dopado con Mn. 7.7 Aplicación de UV, HRTEM, n-EDXS a sistemas de nanopartículas bimetálicas. 7.8 Aplicación de SEM y EDXS al depósito de nanopartículas.

8 hrs

TOTAL 108 hrs.

Hoja 3 de 3


1

2

3

4

5

6

7

8

9

CAPITULOS 1 Y 2.

Ciencia de los Materiales, J.C. Anderson K.D. Leaver, J.M. Alexander y R.D. Rawlings. Limusa, 1978.

Naturaleza y Propiedades de los Materiales para ingeniería, Zbigniew D. Jastrzebski

Interamericana, 1979.

Ciencia de los Materiales I: Estructura. W.G. Moffat, G.W. Pearsall, J. Wulff. Lumusa,1979.

Introductory Materials Science. M.J. Starfield, A.M. Shrager. Mc Graw-Hill, 1972.

Fundamentos de Ciencia de Materiales. A. G. Guy. Mc Graw-Hill.

Perspectives of Modern Physics. A. Beiser. Mc Graw-Hill, 1969.

Fundamentos de Física Moderna. R.M. Eisberg. Limusa, 1978.

Introducción a la Física Moderna. J.D. Mc Gervey. Trillas, 1975.

1

2

3

CAPITULO 3.

Interaction of Particles and Radiation with Matter. VsevolodV. Balashov. Springer 1997.

Radiation Damage in Crystals. Lewis T. Chadderton, John Wiley & Sons Inc. 1965.

Interaction of Radiation with solids and Elementary Defect Production. Chr. Lehman. North Holland

Pub. Co. 1977.

1

2

3

4

5

CAPITULO 4.

Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. J. I. Goldstein, et. Al. Plenum Press, 1981.

QH 212/53532/25997 (ESFM).

Electron Optical Applications in Materials Science. L.E. Murr. Mc Graw-Hill, 1970.

Transmission Electron Microscopy. D.B. Williams, C.B. Carter. Plenum Press, 1996.

Scanning Electron Microscopy P. R. Thornton. Ed. Chapman and Hall LTE., 1968

QH212/E4T45/13599 (ESFM) .

Electron Microscopy in Solid State Physics. H. Bethge y J. Heydenreich. Ed. Elsevier, 1987

QD478/E53/25999 (ESFM).

1

2

3

CAPITULO 5.

Interpretaion of Electron Diffraction Patterns. K.W. Andrews, D.J. Dyson y S.R. Keown.

Adam Hilger, 1971.

X-Ray Diffraction. B.D. Cullity. Addison –Wesley, 1967.

Diffraction from Materials. L.H. Schwartz, J.B. Cohen. Academic Press, 1977

1

2

3

4

5

CAPITULO 6.

Atomic and Molecular Spectroscopy. S. Svangerg. Springer-Verlag, 1992.

Spectroscopy in Heterogeneous Catalysis. W.N. Delgass. G.L. Haller Academic Press, 1979.

Mössbauer Effect: Principles and Applications G.K. Wertheim. Academic Press, 1965.

Introduction to Analytical Electron Microscopy. J.J. Hren, J.I. Goldstein D.C. Joy. Plenum Press, 1979.

Quantitative X-Ray Spectrometry. R. Jenkis, R.W. Gould, D. Gedcke. Marcel Dekker, 1981.

B-ESFM: QD96/X2J44/25998.

1

CAPITULO 7.

Artículos de investigación recientes.

1

2

3

TEXTOS:

Physical Methods for Materials Characterization. P.E.J. Flewitt, R.K. Wild. Institute of Physics Publishing,1994. ISBN: 0 7503 0320 4

Microstructural Characterization of Materials. David Brandon, Wayne D. Kaplan. John Wiley & Sons, 1999. ISBN: 0 471 98502 3. B-ESFM: TA417.23/B73/29785.

A Guide to Materials Characterization and Chemical Analysis.John P. Sibila.VCH-Publishers,Inc., 1988. ISBN: 0-89573-269-6


1 Asistencia 5%

2 Tareas 15%

3 Participación en clase 5%

4 Exámenes parciales (3) 45%

5 Visitas a laboratorios 10%

6. Exposición final 20%

Total: 100%


COORDINACION GENERAL DE POSGRADO E INVESTIGACION



Hoja 1 de 3




1.3 NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Microscopia Electrónica de Transmisión

1.4 CLAVE: 02A4188 (Para ser llenado por la SIP)


SEMINARIO ESTANCIA






d m a



2.1 PROFESOR TITULAR: Dr. Héctor Alfredo Calderón Benavides CLAVE: 9512-EG-13

2.2 PROFESORES ADJUNTOS: Dr. Arturo García Bórquez CLAVE: 9271-EG-13

Hoja 2 de 3

SIP-30



El curso de Microscopia Electrónica de Transmisión tiene como objetivo general la preparación de El.

estudiantes en la interpretación y análisis de imágenes y patrones de difracción producidos en

microscopio electrónico de transmisión

Se dará especial atención a las técnicas modernas de análisis de imágenes y a la simulación de

Imágenes por medio de rutinas basadas en modelos dinámicos de interacción materia-electrones.

Para mejor comprensión del material a desarrollar, los estudiantes deberán haber cursado las.

asignaturas Introducción a la Ciencia de Materiales, Física del Estado Sólido, Difracción y

Cristalografía.



Tema I.- Conceptos básicos. a. La historia de la microscopia electrónica. b. Conceptos de construcción del microscopio. c. Posibilidades de observación y limitaciones.

3 hrs.

Tema II.- Preparación de muestras. a. Tipos de muestras (Polvos, laminillas, sección transversal). b. Adelgazamiento mecánico. c. Adelgazamiento electrolítico. d. Adelgazamiento por bombardeo de iones.

4 hrs.

Tema III.- Formación de imágenes. a. Contraste. b. Contraste por difracción. Campo claro, campo oscuro. c. Contraste de fase. Alta resolución. d. Patrones de difracción

4 hrs.

Tema IV.- Contraste por difracción en el TEM. a. Cristales perfectos. Efectos de doblez y de espesor. b. Observación de dislocaciones. c. Observación de distintas fases. d. Observación de campos de deformación. e. Observación de maclas y fallas de apilamiento.

7 hrs.

Tema V.- Patrones de difracción. a. Relación entre la red cristalina, la proyección estereográfica y la red

recíproca. b. Indexación de patrones policristalinos y monocristalinos. c. Relaciones de orientación, análisis de trazas. d. Efectos geométricos. e. Difracción de Kikuchi. f. Patrones de haz convergente, indexación de zonas superiores de Laue.

7 hrs.

Tema VI.- Contraste de fase. a. Patrones de Moiré. b. Alta resolución. c. Observación de imágenes de alta resolución.

5 hrs.

Tema VII.- Análisis de imágenes en alta resolución. a. Simulación de imágenes. El método de multicapa. b. Métodos de procesamiento de imágenes experimentales (filtros, impresión). c. Evaluación cuantitativa de imágenes (posición y contraste).

7 hrs.

Tema VIII.- Análisis químico cuantitativo. a. Métodos de dispersión de energía (eds). b. Métodos de perdida de energía (eels).

3 hrs.

Tema IX. Temas de discusión. Temas a seleccionar por el estudiante (2). a. Funcionamiento de lentes magnéticas. b. El TEM como instrumento. c. Fuentes de electrones y detección de electrones. d. Difracción y dispersión. e. Difracción de electrones en cristales. f. La difracción de haz convergente. g. Estereo-microscopia. h. Observación de materiales magnéticos. i. Holografía con electrones.

5 hrs.

TOTAL 45 hrs.

Hoja 3 de 3


“Transmisión Electrón Microscopy” D.B. Williams y C. Barry Carter.

“Trasmission Electron Microscopy” Ludwig Reimer.

“Electron Microscopy of Thin Crystals” . P. Hirsch, A. Howie, R.B. Nicholson, D.W. Pashley, M.J. Whelan.

“Diffraction and Imaging Techniques in Materials Science”. S.Amelinckx, R. Gevers, J. Van Landuyt.


Se evaluarán los aspectos teóricos y problemas numéricos que correspondan a cada capítulo.

La evaluación comprenderá tres exámenes escritos, distribuidos a lo largo del curso y la

entrega de tareas relacionadas con el desarrollo de algún modelo no desarrollado en clases y/o

la evaluación de aspectos específicos que el profesor considere oportuno en la formación de

los estudiantes.

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