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

Il corso 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.

I primi 3 CFU di didattica frontale saranno erogati in lingua inglese. La lingua in cui si terranno gli ultimi 2 CFU sarà concordata con gli studenti, sulla base delle loro richieste e della eventuale presenza di studenti stranieri.

Questo corso è mutuato dal modulo Solid State Physics - mod. A del corso Solid State Physics per la laurea magistrale in Scienza dei Materiali.

 DIDATTICA ALTERNATIVA: In concomitanza con l'emergenza COVID-19, ed in ottemperanza ai relativi decreti ministeriale e rettorale, il corso è erogato in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università. Le lezioni a distanza saranno erogate in streaming mediante piattaforma Webex nelle date ed orari corrispondenti (compatibilmente con eventuali problematiche tecniche che dovessero presentarsi) alla calendarizzazione originaria del corso. In seguito, le video-registrazioni saranno scaricabili dalla pagina moodle/e-learning del corso.

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 gli studenti sono chiamati a produrre a gruppi e consegnare almeno una settimana prima dell'esame.

 ESAMI A DISTANZA: In concomitanza con l'emergenza COVID-19, ed in ottemperanza al decreto rettorale rep. 1097/2020 del 20/03/2020, gli esami si terranno secondo le suddette modalità, utilizzando la piattaforma di tele-conferenza Webex. In particolare, come già da prassi consolidata, la commissione sarà formata di almeno 2 docenti, e ciascun esame si terrà in presenza di almeno uno studente auditore.

Attività in laboratorio:

- caratterizzazione di una cella fotovoltaica;

- caratterizzazione di una giunzione p-n a temperatura ambiente e in funzione della temperatura.

 DIDATTICA ALTERNATIVA: In caso l'emergenza COVID-19 dovesse protrarsi al periodo previsto per le attività di laboratorio (15/04 - 15/05), il modulo di laboratorio del corso sarà erogato in modalità a distanza. Le modalità di erogazione di questa offerta didattica sostitutiva sono attualmente allo studio del docente, che ne darà tempestiva comunicazione agli studenti.

- Statistica dei portatori in semiconduttori intrinseci ed estrinseci

- Teoria di Shockley-Read-Hall

- Meccanismi di trasporto nei semiconduttori

- Giunzione p-n: derivazione della legge del diodo, diodo non ideale

- Fisica e aspetti tecnologici dei dispositivi fotovoltaici

- Giunzione metallo-semiconduttore: diodo Schottky

- Tecnica DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy)

- Transistors: giunzione bipolare, JFET, MOSFET

- Dispositivi "Charge coupled device" (CCD)

- Sistemi a bassa dimensionalità (quantum well, quantum wire, quantum dot)

[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