Anno di corso: 1

Crediti: 6
Crediti: 8
Crediti: 8
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale

Anno di corso: 2

Anno di corso: 3

FISICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2015/2016
Anno di corso: 
3
Anno accademico di erogazione: 
2017/2018
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
14
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
113
Prerequisiti: 

Buone conoscenze di Fisica Generale e tecniche di calcolo integrale e differenziale. Conoscenze di base di Fisica Quantistica.

Buone conoscenze di Fisica Generale. Conoscenza dei temi trattati nei laboratori di fisica degli anni precedenti.

Moduli

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Prova orale relativa agli argomenti complessivamente trattati ed alle esperienze eseguite in laboratorio, con valutazione dei risultati delle esperienze.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Fornire allo studente le basi per la comprensione delle proprietà fisiche dei materiali e la loro misura.

Nelle lezioni frontali si introducono le proprietà fondamentali dei materiali semiconduttori.
Nella parte di laboratorio, attraverso alcune esperienze guidate gli studenti vengono introdotti alla strumentazione di un tipico laboratorio di fisica dedicato alla caratterizzazione e crescita di materiali.

Contenuti

Legami nei solidi: solidi monoatomici; solidi poliatomici; energie di coesione; dalle proprietà atomiche alle proprietà dei solidi. Ordine e disordine nei solidi: solidi ordinati; disordinati e amorfi; difetti nei solidi, cluster, materiali nano-strutturati. Proprietà meccaniche dei solidi: sforzi, deformazioni e costanti elastiche; proprietà elastiche dei materiali; proprietà anelastiche dei materiali; proprietà plastiche; frattura. Vibrazioni meccaniche nei materiali: onde elastiche nei solidi; dinamica reticolare. Fononi e proprietà termiche dei materiali. Elettroni nei solidi: proprietà elettriche, termiche e ottiche; elementi di teoria quantistica dei solidi. Proprietà magnetiche dei materiali. Materiali magnetici: struttura e proprietà.
Programma:
Nella parte di lezione frontale vengono presentati i materiali semiconduttori (proprietà elettroniche ed ottiche) e alcuni elementari dispositivi a semiconduttore.
Classificazione dei semiconduttori in base a proprietà ottiche ed elettroniche. Tipi di semiconduttori. Struttura cristallina di alcuni semiconduttori. Struttura a bande. Massa efficace. Elettroni e lacune. Proprietà ottiche. Gap diretto ed indiretto. Assorbimento. Proprietà elettriche. Portatori intrinseci ed estrinseci. Drogaggio con donori ed accettori. Impurezze idrogenoidi. Semiconduttori degeneri. Modello di Drude per la mobilità. Effetto Hall. Metodo di Van der Pauw. Giunzione p-n. Dispositivi basati su giunzione p-n (diodo, cella fotovoltaica, JFET).

Il modulo intende inoltre introdurre gli studenti alle tecniche (tecnologia del vuoto, criogenia, campi magnetici, ...) e ai primi strumenti di una certa complessità (monocromatore, banco di misure elettriche, microscopio, ...) che si incontrano in un tipico laboratorio di fisica dei materiali. Il laboratorio è articolato in una serie di esperienze in cui ogni gruppo deve seguire una traccia, ma è anche libero di proporre variazioni sul tema.

Programma esteso

Programma:
Legami nei solidi: solidi monoatomici; solidi poliatomici; energie di coesione; dalle proprietà atomiche alle proprietà dei solidi. Ordine e disordine nei solidi: solidi ordinati; disordinati e amorfi; difetti nei solidi, cluster, materiali nano-strutturati. Proprietà meccaniche dei solidi: sforzi, deformazioni e costanti elastiche; proprietà elastiche dei materiali; proprietà anelastiche dei materiali; proprietà plastiche; frattura. Vibrazioni meccaniche nei materiali: onde elastiche nei solidi; dinamica reticolare. Fononi e proprietà termiche dei materiali. Elettroni nei solidi: proprietà elettriche, termiche e ottiche; elementi di teoria quantistica dei solidi. Proprietà magnetiche dei materiali. Materiali magnetici: struttura e proprietà.
Programma:
Nella parte di lezione frontale vengono presentati i materiali semiconduttori (proprietà elettroniche ed ottiche) e alcuni elementari dispositivi a semiconduttore.
Classificazione dei semiconduttori in base a proprietà ottiche ed elettroniche. Tipi di semiconduttori. Struttura cristallina di alcuni semiconduttori. Struttura a bande. Massa efficace. Elettroni e lacune. Proprietà ottiche. Gap diretto ed indiretto. Assorbimento. Proprietà elettriche. Portatori intrinseci ed estrinseci. Drogaggio con donori ed accettori. Impurezze idrogenoidi. Semiconduttori degeneri. Modello di Drude per la mobilità. Effetto Hall. Metodo di Van der Pauw. Giunzione p-n. Dispositivi basati su giunzione p-n (diodo, cella fotovoltaica, JFET).

Il modulo intende inoltre introdurre gli studenti alle tecniche (tecnologia del vuoto, criogenia, campi magnetici, ...) e ai primi strumenti di una certa complessità (monocromatore, banco di misure elettriche, microscopio, ...) che si incontrano in un tipico laboratorio di fisica dei materiali. Il laboratorio è articolato in una serie di esperienze in cui ogni gruppo deve seguire una traccia, ma è anche libero di proporre variazioni sul tema.

Bibliografia consigliata

Solid State Physics. An Introduction. Philip Hofmann, Wiley-VCH Berlin.
Materials Science and Engineering, An Introduction, W.D. Callister, Jr, John Wiley and Sons
Mario Guzzi: “Principi di Fisica dei Semiconduttori” Hoepli Ed. 2004
Materiale predisposto dal docente per le singole esperienze.

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Nelle lezioni in classe lo studente apprende i principi della fisica dei semiconduttori. In laboratorio vengono proposte allo studente una serie di esperienze legate solitamente alle tematiche dei semiconduttori in cui vengono rivisti i concetti presentati in classe, con lo scopo aggiuntivo di introdurre gli strumenti e le metodologie di un laboratorio di fisica dei materiali.