Fisica dei Solidi e delle Nanostrutture - MOD a

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.

Elementi base di fisica dei solidi. Reticolo di Bravais e reticolo reciproco nei solidi cristallini. Struttura a bande dei solidi cristallini e teorema di Bloch. Densità degli stati e degli stati occupati. Trattazione semiclassica e quantistica delle vibrazioni reticolari: branche acustiche e ottiche per i fononi. Distribuzione di Bose Einsten per i fononi e modello di Debye. Equazioni semiclassiche della dinamica dell'elettrone di Bloch. Concetto di massa efficace. Modello di Drude per la corrente e proprietà elettriche di isolanti metalli e semiconduttori. Fisica di base dei semiconduttori, concetto di lacuna, portatori di equilibrio in semiconduttori intrinseci e drogati n e p. Fenomenologia della giunzione p-n.

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)
Ashcroft-Mermin: "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)
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"

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.

la frequenza è fortemente consigliata ma non obbligatoria

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

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.

Conoscenze di base di fisica dello stato solido

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)

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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.

La frequenza è fortemente consigliata

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

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.

Elementi base di fisica dei solidi. Reticolo di Bravais e reticolo reciproco nei solidi cristallini. Struttura a bande dei solidi cristallini e teorema di Bloch. Densità degli stati e degli stati occupati. Trattazione semiclassica e quantistica delle vibrazioni reticolari: branche acustiche e ottiche per i fononi. Distribuzione di Bose Einsten per i fononi e modello di Debye. Equazioni semiclassiche della dinamica dell'elettrone di Bloch. Concetto di massa efficace. Modello di Drude per la corrente e proprietà elettriche di isolanti metalli e semiconduttori. Fisica di base dei semiconduttori, concetto di lacuna, portatori di equilibrio in semiconduttori intrinseci e drogati n e p. Fenomenologia della giunzione p-n.

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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.

Conoscenze di base di fisica dello stato solido

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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.

Elementi base di fisica dei solidi. Reticolo di Bravais e reticolo reciproco nei solidi cristallini. Struttura a bande dei solidi cristallini e teorema di Bloch. Densità degli stati e degli stati occupati. Trattazione semiclassica e quantistica delle vibrazioni reticolari: branche acustiche e ottiche per i fononi. Distribuzione di Bose Einsten per i fononi e modello di Debye. Equazioni semiclassiche della dinamica dell'elettrone di Bloch. Concetto di massa efficace. Modello di Drude per la corrente e proprietà elettriche di isolanti metalli e semiconduttori. Fisica di base dei semiconduttori, concetto di lacuna, portatori di equilibrio in semiconduttori intrinseci e drogati n e p. Fenomenologia della giunzione p-n.

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)
Ashcroft-Mermin: "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)
Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"

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.

la frequenza è fortemente consigliata ma non obbligatoria

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

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.

Conoscenze di base di fisica dello stato solido

Ashcroft-Mermin: "Solid State Physics"
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Datta s.: Electronic transport in mesoscopic systems [Cambridge university press ]
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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.

La frequenza è fortemente consigliata

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