FISICA DEI SEMICONDUTTORI

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2017/2018
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2017/2018
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Inglese
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
52
Prerequisiti: 

nessuno

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

orale

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Apprendimento dei concetti e delle metodologie più avanzate della fisica dei semiconduttori prerequisiti per la comprensione di diversi aspetti connessi con la nanoelettronica e le nanotecnologie.

Contenuti

Struttura elettronica
Richiami sulla struttura a bande, massa efficace e sua determinazione sperimentale
Approssimazione kp
Difetti reticolari: proprietà strutturali ed elettroniche
Difetti di punto; droganti; difetti intrinseci; impurezze; complessi.
Difetti “shallow”: teoria della massa efficace.
Difetti “deep”: funzioni di Green.
Cenni ad alcune tecniche sperimentali per lo studio dei difetti
Distribuzioni in equilibrio
Statistica; termodinamica; densità di stati; distribuzione di buche ed elettroni; semiconduttori intrinseci ed estrinseci, potenziale chimico e livello di Fermi.
Proprietà ottiche
Interazione fotone-elettrone; assorbimento banda-banda; assorbimento eccitonico; assorbimento di portatori liberi; riflettività; assorbimento del reticolo; impurezze. Spettroscopia ottica di impurezze e droganti (Raman, Fotoluminescenza, Fotoionizzazione).
Proprietà di trasporto
Grandezze macroscopiche caratterizzanti il trasporto. Equazione di Boltzmann; funzione di distribuzione; trasporto di carica; processi di scattering, tempi di rilassamento; effetto Hall, magnetoresistenza, effetti di elevato campo elettrico (portatori caldi), resistenza differenziale negativa, effetto Gunn.Semiconduttori in condizioni di equilibrio e di non equilibrio. Genrzione, ricombinazione di cariche, deriva e diffusione.
Nanostrutture
Strutture bi-, mono-, zero dimensionali e relative proprietà elettroniche
Semiconduttori Magnetici
Applicazioni
Diodo (giunzion pn), transistor a singolo elettrone SET), giunzione tunnel magnetiche (MTJ)

Programma esteso

Struttura elettronica
Richiami sulla struttura a bande, massa efficace e sua determinazione sperimentale
Approssimazione kp
Difetti reticolari: proprietà strutturali ed elettroniche
Difetti di punto; droganti; difetti intrinseci; impurezze; complessi.
Difetti “shallow”: teoria della massa efficace.
Difetti “deep”: funzioni di Green.
Cenni ad alcune tecniche sperimentali per lo studio dei difetti
Distribuzioni in equilibrio
Statistica; termodinamica; densità di stati; distribuzione di buche ed elettroni; semiconduttori intrinseci ed estrinseci, potenziale chimico e livello di Fermi.
Proprietà ottiche
Interazione fotone-elettrone; assorbimento banda-banda; assorbimento eccitonico; assorbimento di portatori liberi; riflettività; assorbimento del reticolo; impurezze. Spettroscopia ottica di impurezze e droganti (Raman, Fotoluminescenza, Fotoionizzazione).
Proprietà di trasporto
Grandezze macroscopiche caratterizzanti il trasporto. Equazione di Boltzmann; funzione di distribuzione; trasporto di carica; processi di scattering, tempi di rilassamento; effetto Hall, magnetoresistenza, effetti di elevato campo elettrico (portatori caldi), resistenza differenziale negativa, effetto Gunn.Semiconduttori in condizioni di equilibrio e di non equilibrio. Genrzione, ricombinazione di cariche, deriva e diffusione.
Nanostrutture
Strutture bi-, mono-, zero dimensionali e relative proprietà elettroniche
Semiconduttori Magnetici
Applicazioni
Diodo (giunzion pn), transistor a singolo elettrone SET), giunzione tunnel magnetiche (MTJ)

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

lezione frontale