Il corso si pone l’obiettivo di fornire una comprensione approfondita delle proprietà fisiche dei solidi, con particolare riferimento ai meccanismi di trasporto, alla risposta ai campi elettromagnetici e alle proprietà magnetiche. Saranno inoltre analizzate le proprietà elettroniche di base della materia condensata quando confinata su scala nanometrica e i relativi effetti quantistici emergenti.
Curriculum
scheda docente materiale didattico
Proprietà di trasporto
Richiami del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone - fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilita' elettrica nell’approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica degli elettroni. Corrente di diffusione e di drift. Equazione di continuita' e termini di generazione e ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzione p-n in condizioni di non equilibrio.
Proprieta' ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato. Coefficiente di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers Kronig. Oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche di cariche libere. Oscillazioni di plasma. Modello classico per la costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densita' congiunta degli stati, punti critici. Funzione dielettrica del Ge e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprieta' magnetiche della materia.
Moto di elettroni liberi e di elettroni di Bloch in campo magnetico. Trattazione quantistica e livelli di Landau. Degenerazione e riempimento dei livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico, regole di Hund. Effetti del campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria di campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie-Weiss. Anti-Ferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisemberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazione dipolare e domini magnetici.
Approssimazione della massa efficace. Livelli di impurezza nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni e eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati nelle buche quantiche, nei fili quantici e nei punti quantici. Giunzione metallo semiconduttore. Gas di elettroni 2D: lunghezze caratteristiche per il trasporto in sistemi a bassa dimensionalità.. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza nei sistemi 1-dimensionali.
Effetto Hall quantistico. Diodo tunnel Risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Programma
Richiami di calcolo a bande nei solidi. Bande di sistemi semiconduttori III-V e IV. Bande e superficie di Fermi dei metalli alcalini, metalli nobili, metalli semplici bivalenti e trivalenti; metalli di transizione.Proprietà di trasporto
Richiami del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone - fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilita' elettrica nell’approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica degli elettroni. Corrente di diffusione e di drift. Equazione di continuita' e termini di generazione e ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzione p-n in condizioni di non equilibrio.
Proprieta' ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato. Coefficiente di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers Kronig. Oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche di cariche libere. Oscillazioni di plasma. Modello classico per la costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densita' congiunta degli stati, punti critici. Funzione dielettrica del Ge e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprieta' magnetiche della materia.
Moto di elettroni liberi e di elettroni di Bloch in campo magnetico. Trattazione quantistica e livelli di Landau. Degenerazione e riempimento dei livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico, regole di Hund. Effetti del campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria di campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie-Weiss. Anti-Ferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisemberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazione dipolare e domini magnetici.
Approssimazione della massa efficace. Livelli di impurezza nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni e eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati nelle buche quantiche, nei fili quantici e nei punti quantici. Giunzione metallo semiconduttore. Gas di elettroni 2D: lunghezze caratteristiche per il trasporto in sistemi a bassa dimensionalità.. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza nei sistemi 1-dimensionali.
Effetto Hall quantistico. Diodo tunnel Risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Testi Adottati
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Modalità Erogazione
Lezioni frontali. I dettagli dei calcoli matematici saranno eseguiti alla lavagna. Alcuni argomenti verranno illustrati proiettando delle diapositive e riportando come esempio casi presi dalla letteratura scientifica recente.Modalità Frequenza
la frequenza è fortemente consigliata ma non obbligatoriaModalità Valutazione
esame finale in forma orale. L'esame consiste in 2-3 domande sugli argomenti del corso. Si richiede allo studente di mostrare una autonoma capacità di inquadrare gli argomenti richiesti in un quadro generale, nonché di saper eseguire i calcoli matematici scheda docente materiale didattico
Proprietà di Trasporto
Richiamo del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone-fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilità elettrica nell'approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica elettronica. Correnti di diffusione e di drift. Equazione di continuità e processi di generazione-ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzioni p-n in non-equilibrio.
Proprietà Ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato fisico. Coefficienti di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers–Kronig. Modello dell'oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche dei portatori liberi. Oscillazioni di plasma. Modello classico della costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densità congiunta degli stati e punti critici. Funzione dielettrica del germanio e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprietà Magnetiche della Materia
Moto di elettroni liberi ed elettroni di Bloch in un campo magnetico. Trattamento quantistico e livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico e regole di Hund. Effetti di campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria del campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie–Weiss. Antiferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisenberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazioni dipolari e domini magnetici.
Sistemi a Bassa Dimensionalità
Approssimazione della massa efficace. Livelli impuri nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni ed eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati in buche quantiche, fili quantici e punti quantici (quantum dots). Giunzioni metallo-semiconduttore. Gas elettronico bidimensionale (2DEG): scale di lunghezza caratteristiche per il trasporto nei sistemi a bassa dimensionalità. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza in sistemi monodimensionali. Effetto Hall quantistico. Diodo a effetto tunnel risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Programma
Richiamo dei metodi di calcoli della struttura a bande nei solidi: strutture a bande elettroniche dei semiconduttori III–V e del gruppo IV. Bande elettroniche e superfici di Fermi dei metalli alcalini, metalli nobili, metalli semplici divalenti e trivalenti, e metalli di transizione.Proprietà di Trasporto
Richiamo del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone-fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilità elettrica nell'approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica elettronica. Correnti di diffusione e di drift. Equazione di continuità e processi di generazione-ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzioni p-n in non-equilibrio.
Proprietà Ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato fisico. Coefficienti di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers–Kronig. Modello dell'oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche dei portatori liberi. Oscillazioni di plasma. Modello classico della costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densità congiunta degli stati e punti critici. Funzione dielettrica del germanio e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprietà Magnetiche della Materia
Moto di elettroni liberi ed elettroni di Bloch in un campo magnetico. Trattamento quantistico e livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico e regole di Hund. Effetti di campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria del campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie–Weiss. Antiferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisenberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazioni dipolari e domini magnetici.
Sistemi a Bassa Dimensionalità
Approssimazione della massa efficace. Livelli impuri nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni ed eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati in buche quantiche, fili quantici e punti quantici (quantum dots). Giunzioni metallo-semiconduttore. Gas elettronico bidimensionale (2DEG): scale di lunghezza caratteristiche per il trasporto nei sistemi a bassa dimensionalità. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza in sistemi monodimensionali. Effetto Hall quantistico. Diodo a effetto tunnel risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Testi Adottati
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Modalità Erogazione
Lezioni frontali. I dettagli dei calcoli matematici saranno eseguiti alla lavagna. Alcuni argomenti verranno illustrati proiettando delle diapositive e riportando come esempio casi presi dalla letteratura scientifica recente. Nel caso di un prolungamento dell’emergenza sanitaria da COVID-19 saranno recepite tutte le disposizioni che regolino le modalità di svolgimento delle attività didattiche e della valutazione degli studenti. In particolare si applicheranno le seguenti modalità: “ lezioni a distanza in video conferenza tramite piattaforma Teams”.Modalità Frequenza
La frequenza è fortemente consigliataModalità Valutazione
esame finale in forma orale. L'esame consiste in 2-3 domande sugli argomenti del corso. Si richiede allo studente di mostrare una autonoma capacità di inquadrare gli argomenti richiesti in un quadro generale, nonché di saper eseguire i calcoli matematici scheda docente materiale didattico
Proprietà di trasporto
Richiami del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone - fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilita' elettrica nell’approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica degli elettroni. Corrente di diffusione e di drift. Equazione di continuita' e termini di generazione e ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzione p-n in condizioni di non equilibrio.
Proprieta' ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato. Coefficiente di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers Kronig. Oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche di cariche libere. Oscillazioni di plasma. Modello classico per la costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densita' congiunta degli stati, punti critici. Funzione dielettrica del Ge e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprieta' magnetiche della materia.
Moto di elettroni liberi e di elettroni di Bloch in campo magnetico. Trattazione quantistica e livelli di Landau. Degenerazione e riempimento dei livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico, regole di Hund. Effetti del campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria di campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie-Weiss. Anti-Ferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisemberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazione dipolare e domini magnetici.
Approssimazione della massa efficace. Livelli di impurezza nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni e eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati nelle buche quantiche, nei fili quantici e nei punti quantici. Giunzione metallo semiconduttore. Gas di elettroni 2D: lunghezze caratteristiche per il trasporto in sistemi a bassa dimensionalità.. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza nei sistemi 1-dimensionali.
Effetto Hall quantistico. Diodo tunnel Risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Mutuazione: 20410711 Fisica dei Solidi e delle Nanostrutture - MOD A in Fisica LM-17 R DE SETA MONICA, DI GASPARE LUCIANA
Programma
Richiami di calcolo a bande nei solidi. Bande di sistemi semiconduttori III-V e IV. Bande e superficie di Fermi dei metalli alcalini, metalli nobili, metalli semplici bivalenti e trivalenti; metalli di transizione.Proprietà di trasporto
Richiami del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone - fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilita' elettrica nell’approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica degli elettroni. Corrente di diffusione e di drift. Equazione di continuita' e termini di generazione e ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzione p-n in condizioni di non equilibrio.
Proprieta' ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato. Coefficiente di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers Kronig. Oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche di cariche libere. Oscillazioni di plasma. Modello classico per la costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densita' congiunta degli stati, punti critici. Funzione dielettrica del Ge e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprieta' magnetiche della materia.
Moto di elettroni liberi e di elettroni di Bloch in campo magnetico. Trattazione quantistica e livelli di Landau. Degenerazione e riempimento dei livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico, regole di Hund. Effetti del campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria di campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie-Weiss. Anti-Ferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisemberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazione dipolare e domini magnetici.
Approssimazione della massa efficace. Livelli di impurezza nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni e eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati nelle buche quantiche, nei fili quantici e nei punti quantici. Giunzione metallo semiconduttore. Gas di elettroni 2D: lunghezze caratteristiche per il trasporto in sistemi a bassa dimensionalità.. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza nei sistemi 1-dimensionali.
Effetto Hall quantistico. Diodo tunnel Risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Testi Adottati
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Modalità Erogazione
Lezioni frontali. I dettagli dei calcoli matematici saranno eseguiti alla lavagna. Alcuni argomenti verranno illustrati proiettando delle diapositive e riportando come esempio casi presi dalla letteratura scientifica recente.Modalità Frequenza
la frequenza è fortemente consigliata ma non obbligatoriaModalità Valutazione
esame finale in forma orale. L'esame consiste in 2-3 domande sugli argomenti del corso. Si richiede allo studente di mostrare una autonoma capacità di inquadrare gli argomenti richiesti in un quadro generale, nonché di saper eseguire i calcoli matematici scheda docente materiale didattico
Proprietà di Trasporto
Richiamo del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone-fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilità elettrica nell'approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica elettronica. Correnti di diffusione e di drift. Equazione di continuità e processi di generazione-ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzioni p-n in non-equilibrio.
Proprietà Ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato fisico. Coefficienti di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers–Kronig. Modello dell'oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche dei portatori liberi. Oscillazioni di plasma. Modello classico della costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densità congiunta degli stati e punti critici. Funzione dielettrica del germanio e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprietà Magnetiche della Materia
Moto di elettroni liberi ed elettroni di Bloch in un campo magnetico. Trattamento quantistico e livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico e regole di Hund. Effetti di campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria del campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie–Weiss. Antiferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisenberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazioni dipolari e domini magnetici.
Sistemi a Bassa Dimensionalità
Approssimazione della massa efficace. Livelli impuri nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni ed eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati in buche quantiche, fili quantici e punti quantici (quantum dots). Giunzioni metallo-semiconduttore. Gas elettronico bidimensionale (2DEG): scale di lunghezza caratteristiche per il trasporto nei sistemi a bassa dimensionalità. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza in sistemi monodimensionali. Effetto Hall quantistico. Diodo a effetto tunnel risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Mutuazione: 20410711 Fisica dei Solidi e delle Nanostrutture - MOD A in Fisica LM-17 R DE SETA MONICA, DI GASPARE LUCIANA
Programma
Richiamo dei metodi di calcoli della struttura a bande nei solidi: strutture a bande elettroniche dei semiconduttori III–V e del gruppo IV. Bande elettroniche e superfici di Fermi dei metalli alcalini, metalli nobili, metalli semplici divalenti e trivalenti, e metalli di transizione.Proprietà di Trasporto
Richiamo del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone-fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilità elettrica nell'approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica elettronica. Correnti di diffusione e di drift. Equazione di continuità e processi di generazione-ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzioni p-n in non-equilibrio.
Proprietà Ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato fisico. Coefficienti di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers–Kronig. Modello dell'oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche dei portatori liberi. Oscillazioni di plasma. Modello classico della costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densità congiunta degli stati e punti critici. Funzione dielettrica del germanio e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprietà Magnetiche della Materia
Moto di elettroni liberi ed elettroni di Bloch in un campo magnetico. Trattamento quantistico e livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico e regole di Hund. Effetti di campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria del campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie–Weiss. Antiferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisenberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazioni dipolari e domini magnetici.
Sistemi a Bassa Dimensionalità
Approssimazione della massa efficace. Livelli impuri nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni ed eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati in buche quantiche, fili quantici e punti quantici (quantum dots). Giunzioni metallo-semiconduttore. Gas elettronico bidimensionale (2DEG): scale di lunghezza caratteristiche per il trasporto nei sistemi a bassa dimensionalità. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza in sistemi monodimensionali. Effetto Hall quantistico. Diodo a effetto tunnel risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Testi Adottati
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Modalità Erogazione
Lezioni frontali. I dettagli dei calcoli matematici saranno eseguiti alla lavagna. Alcuni argomenti verranno illustrati proiettando delle diapositive e riportando come esempio casi presi dalla letteratura scientifica recente. Nel caso di un prolungamento dell’emergenza sanitaria da COVID-19 saranno recepite tutte le disposizioni che regolino le modalità di svolgimento delle attività didattiche e della valutazione degli studenti. In particolare si applicheranno le seguenti modalità: “ lezioni a distanza in video conferenza tramite piattaforma Teams”.Modalità Frequenza
La frequenza è fortemente consigliataModalità Valutazione
esame finale in forma orale. L'esame consiste in 2-3 domande sugli argomenti del corso. Si richiede allo studente di mostrare una autonoma capacità di inquadrare gli argomenti richiesti in un quadro generale, nonché di saper eseguire i calcoli matematici scheda docente materiale didattico
Proprietà di trasporto
Richiami del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone - fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilita' elettrica nell’approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica degli elettroni. Corrente di diffusione e di drift. Equazione di continuita' e termini di generazione e ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzione p-n in condizioni di non equilibrio.
Proprieta' ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato. Coefficiente di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers Kronig. Oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche di cariche libere. Oscillazioni di plasma. Modello classico per la costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densita' congiunta degli stati, punti critici. Funzione dielettrica del Ge e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprieta' magnetiche della materia.
Moto di elettroni liberi e di elettroni di Bloch in campo magnetico. Trattazione quantistica e livelli di Landau. Degenerazione e riempimento dei livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico, regole di Hund. Effetti del campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria di campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie-Weiss. Anti-Ferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisemberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazione dipolare e domini magnetici.
Approssimazione della massa efficace. Livelli di impurezza nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni e eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati nelle buche quantiche, nei fili quantici e nei punti quantici. Giunzione metallo semiconduttore. Gas di elettroni 2D: lunghezze caratteristiche per il trasporto in sistemi a bassa dimensionalità.. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza nei sistemi 1-dimensionali.
Effetto Hall quantistico. Diodo tunnel Risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Mutuazione: 20410711 Fisica dei Solidi e delle Nanostrutture - MOD A in Fisica LM-17 R DE SETA MONICA, DI GASPARE LUCIANA
Programma
Richiami di calcolo a bande nei solidi. Bande di sistemi semiconduttori III-V e IV. Bande e superficie di Fermi dei metalli alcalini, metalli nobili, metalli semplici bivalenti e trivalenti; metalli di transizione.Proprietà di trasporto
Richiami del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone - fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilita' elettrica nell’approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica degli elettroni. Corrente di diffusione e di drift. Equazione di continuita' e termini di generazione e ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzione p-n in condizioni di non equilibrio.
Proprieta' ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato. Coefficiente di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers Kronig. Oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche di cariche libere. Oscillazioni di plasma. Modello classico per la costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densita' congiunta degli stati, punti critici. Funzione dielettrica del Ge e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprieta' magnetiche della materia.
Moto di elettroni liberi e di elettroni di Bloch in campo magnetico. Trattazione quantistica e livelli di Landau. Degenerazione e riempimento dei livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico, regole di Hund. Effetti del campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria di campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie-Weiss. Anti-Ferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisemberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazione dipolare e domini magnetici.
Approssimazione della massa efficace. Livelli di impurezza nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni e eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati nelle buche quantiche, nei fili quantici e nei punti quantici. Giunzione metallo semiconduttore. Gas di elettroni 2D: lunghezze caratteristiche per il trasporto in sistemi a bassa dimensionalità.. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza nei sistemi 1-dimensionali.
Effetto Hall quantistico. Diodo tunnel Risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Testi Adottati
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Modalità Erogazione
Lezioni frontali. I dettagli dei calcoli matematici saranno eseguiti alla lavagna. Alcuni argomenti verranno illustrati proiettando delle diapositive e riportando come esempio casi presi dalla letteratura scientifica recente.Modalità Frequenza
la frequenza è fortemente consigliata ma non obbligatoriaModalità Valutazione
esame finale in forma orale. L'esame consiste in 2-3 domande sugli argomenti del corso. Si richiede allo studente di mostrare una autonoma capacità di inquadrare gli argomenti richiesti in un quadro generale, nonché di saper eseguire i calcoli matematici scheda docente materiale didattico
Proprietà di Trasporto
Richiamo del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone-fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilità elettrica nell'approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica elettronica. Correnti di diffusione e di drift. Equazione di continuità e processi di generazione-ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzioni p-n in non-equilibrio.
Proprietà Ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato fisico. Coefficienti di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers–Kronig. Modello dell'oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche dei portatori liberi. Oscillazioni di plasma. Modello classico della costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densità congiunta degli stati e punti critici. Funzione dielettrica del germanio e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprietà Magnetiche della Materia
Moto di elettroni liberi ed elettroni di Bloch in un campo magnetico. Trattamento quantistico e livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico e regole di Hund. Effetti di campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria del campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie–Weiss. Antiferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisenberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazioni dipolari e domini magnetici.
Sistemi a Bassa Dimensionalità
Approssimazione della massa efficace. Livelli impuri nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni ed eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati in buche quantiche, fili quantici e punti quantici (quantum dots). Giunzioni metallo-semiconduttore. Gas elettronico bidimensionale (2DEG): scale di lunghezza caratteristiche per il trasporto nei sistemi a bassa dimensionalità. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza in sistemi monodimensionali. Effetto Hall quantistico. Diodo a effetto tunnel risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Mutuazione: 20410711 Fisica dei Solidi e delle Nanostrutture - MOD A in Fisica LM-17 R DE SETA MONICA, DI GASPARE LUCIANA
Programma
Richiamo dei metodi di calcoli della struttura a bande nei solidi: strutture a bande elettroniche dei semiconduttori III–V e del gruppo IV. Bande elettroniche e superfici di Fermi dei metalli alcalini, metalli nobili, metalli semplici divalenti e trivalenti, e metalli di transizione.Proprietà di Trasporto
Richiamo del modello di Drude. Equazioni semiclassiche del moto. Equazione del trasporto di Boltzmann. Interazione elettrone-fonone. Approssimazione del tempo di rilassamento. Conducibilità elettrica nell'approssimazione del tempo di rilassamento. Potere termoelettrico e conducibilità termica elettronica. Correnti di diffusione e di drift. Equazione di continuità e processi di generazione-ricombinazione nei semiconduttori. Tempo di ricombinazione e lunghezza di diffusione. Giunzioni p-n in non-equilibrio.
Proprietà Ottiche
Equazioni di Maxwell nei solidi. Costante dielettrica complessa e suo significato fisico. Coefficienti di assorbimento e riflessione. Relazioni di Kramers–Kronig. Modello dell'oscillatore di Lorentz. Teoria di Drude delle proprietà ottiche dei portatori liberi. Oscillazioni di plasma. Modello classico della costante dielettrica. Transizioni interbanda: transizioni dirette. Densità congiunta degli stati e punti critici. Funzione dielettrica del germanio e della grafite. Transizioni interbanda indirette. Effetti eccitonici. Assorbimento da fononi ottici.
Proprietà Magnetiche della Materia
Moto di elettroni liberi ed elettroni di Bloch in un campo magnetico. Trattamento quantistico e livelli di Landau.
Suscettività magnetica. Paramagnetismo e diamagnetismo. Diamagnetismo di Larmor. Origine del momento magnetico atomico e regole di Hund. Effetti di campo cristallino nei solidi. Legge di Curie del paramagnetismo. Paramagnetismo di Van Vleck e di Pauli. Diamagnetismo di Landau. Teoria del campo medio del ferromagnetismo: modello di Weiss. Legge di Curie–Weiss. Antiferromagnetismo. Interazione di scambio e modello di Heisenberg. Interpretazione microscopica del campo di Weiss. Interazioni dipolari e domini magnetici.
Sistemi a Bassa Dimensionalità
Approssimazione della massa efficace. Livelli impuri nei semiconduttori drogati. Eterogiunzioni ed eterostrutture. Stati elettronici e densità degli stati in buche quantiche, fili quantici e punti quantici (quantum dots). Giunzioni metallo-semiconduttore. Gas elettronico bidimensionale (2DEG): scale di lunghezza caratteristiche per il trasporto nei sistemi a bassa dimensionalità. Trasporto balistico e quantizzazione della conduttanza in sistemi monodimensionali. Effetto Hall quantistico. Diodo a effetto tunnel risonante. Proprietà ottiche dei sistemi a bassa dimensionalità.
Testi Adottati
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"Grosso-Pastori-Parravicini: "Solid State Physics"
Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
Davies j. H. : The physics of low dimensional semiconductors [Cambridge university press)
Modalità Erogazione
Lezioni frontali. I dettagli dei calcoli matematici saranno eseguiti alla lavagna. Alcuni argomenti verranno illustrati proiettando delle diapositive e riportando come esempio casi presi dalla letteratura scientifica recente. Nel caso di un prolungamento dell’emergenza sanitaria da COVID-19 saranno recepite tutte le disposizioni che regolino le modalità di svolgimento delle attività didattiche e della valutazione degli studenti. In particolare si applicheranno le seguenti modalità: “ lezioni a distanza in video conferenza tramite piattaforma Teams”.Modalità Frequenza
La frequenza è fortemente consigliataModalità Valutazione
esame finale in forma orale. L'esame consiste in 2-3 domande sugli argomenti del corso. Si richiede allo studente di mostrare una autonoma capacità di inquadrare gli argomenti richiesti in un quadro generale, nonché di saper eseguire i calcoli matematici