Corso di laurea magistrale in Fisica

• Fornire i concetti di base nella fisica dei semiconduttori (statistica dei portatori, meccanismi di conduzione, teoria di Shockley-Read-Hall).
• Fornire le conoscenze di base della fisica dei più importanti dispositivi elettronici (giunzioni p-n e Schottky, transistors a giunzione bipolare e a effetto di campo, dispositivi CCD).
• Introdurre le procedure di caratterizzazione sperimentale of giunzioni bipolari e celle celle fotovoltaiche.
• Introdurre concetti di base per i sistemi a bassa dimensionalità

Conoscenza e capacità di comprensione

• Comprensione dei concetti alla base delle proprietà elettriche dei materiali semiconduttori e dei dispositivi basati su di essi (giunzioni bipolari e Schottky, celle fotovoltaiche, transistors, sistemi a bassa dimensionalità).
• Comprensione delle modalità di funzionamento di strumentazione di laboratorio e delle relative tecniche sperimentali per la caratterizzazione di giunzioni bipolari e dispositivi fotovoltaici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Capacità di comprendere e padroneggiare i modelli fisici fondamentali per l'interpretazione dei fenomeni di trasporto elettrico nei semiconduttori e di funzionamento dei principali dispositivi basati su di essi (giunzioni bipolari e Schottky, celle fotovoltaiche, transistors)
• Capacità di effettuare misure di laboratorio seguendo un adeguato protocollo sperimentale per la caratterizzazione di giunzioni bipolari e dispositivi fotovoltaici

Lezioni frontali:

• Statistica dei portatori in semiconduttori intrinseci ed estrinseci
• Teoria di Shockley-Read-Hall
• Meccanismi di trasporto nei semiconduttori
• Giunione p-n: derivazione della legge del diodo, diodo non ideale
• Fisica e aspetti tecnologici dei dispositivi fotovoltaici
• Giunione metallo-semiconduttore: diodo Schottky
• Transistors: giunzione bipolare, JFET, MOSFET
• Dispositivi "Charge coupled device" (CCD)
• Sistemi a bassa dimensionalità (quantum well, quantum wire, quantum dot)

Attività in laboratorio:

• caratterizzazione di una cella fotovoltaica;
• caratterizzazione di transistors BJT, J-FET e MOSFET;
• caratterizzazione di una giunzione p-n in funzione della temperatura.

L'insegnamento è organizzato in 5 CFU (40 ore) di didattica frontale e 1 CFU (10 ore) di didattica di laboratorio.

La frequenza alle lezioni frontali è facoltativa, mentre è obbligatoria (frequenza minima 70%) per le sessioni di laboratorio.

Tutte le lezioni frontali si terranno in lingua inglese.

L'esame consisterà in un colloquio orale (in lingua italiana o inglese, a scelta dell'esaminando) della durata di circa 30 minuti in cui si valuteranno:

• la comprensione dei contenuti delle lezioni frontali, sia per quanto riguarda la derivazione delle formulazioni che la risoluzione di semplici esercizi numerici;
• i contenuti delle relazioni delle attività integrative di laboratorio, che devono essere prodotti a gruppi e consegnare almeno una settimana prima dell'esame.

La valutazione della relazione di laboratorio peserà per il 25% nella determinazione del voto finale.

[1] S.M.Sze, "Semiconductor Devices, Physics and Technology, 2nd edition", John Wiley and Sons, USA, 2002

[2] A.S.Grove, "Fisica e tecnologia dei dispositivi a semiconduttore", 4a edizione, Ingegneria elettrica Franco Angeli, Milano 1985

[3] M.Shur, "Physics of semiconductor devices", Prentice Hall series in Solid State electronics,New Jersey, 1990.

[4] J. I. Pankove, "Optical Processes in Semiconductors", Dover

Nei casi di DSA o altra disabilità sono previste modalità di supporto e di accoglienza di Ateneo, ed in particolare sono dettagliate le procedure necessarie per il supporto in sede d’esame.