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Oggetto:
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Solid State Physics/B

Oggetto:

Solid State Physics/B

Course ID
CHI0027/B
Teachers
Prof. Marco Truccato (Lecturer)
Prof. Jacopo Forneris (Lecturer)
Degree course
Scienza dei Materiali [LM-53]
Year
1st year
Teaching period
To be defined
Type
Characterizing
Credits/Recognition
6
Course disciplinary sector (SSD)
FIS/03 - physics of matter
Delivery
Blended
Language
English
Attendance
Optional
Type of examination
Oral
Type of learning unit
modulo
Modular course
Solid State Physics (CHI0027 )
Prerequisites

Conoscenze della fisica di base (meccanica, elettromagnetismo) e di meccanica quantistica. Alcune nozioni di Fisica dello Stato Solido possono essere utili.

Knowledge of basic physics (mechanics, electromagnetism) and of quantum mechanics. A few notions of Solid State Physics may help.

Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Course objectives



Dopo aver seguito il corso, l'allievo sarà in grado di: 

  • Descrivere le proprietà dielettriche ed ottiche fondamentali dei solidi.
  • Comprendere i principi fisici relativi alle principali tecniche di caratterizzazione dei materiali basate sull’interazione con la radiazione elettromagnetica.
  • Descrivere le proprietà fondamentali delle varie classi di materiali superconduttori e i rispettivi ambiti di applicazione.

Dopo aver seguito il corso, l'allievo sarà in possesso di:

  • Competenze teoriche nella modellizzazione delle proprietà dielettriche ed ottiche dei cristalli.
  • Competenze teoriche nelle principali tecniche di caratterizzazione dei materiali basate sull’interazione con la radiazione elettromagnetica.
  • Competenze teoriche nella modellizzazione di materiali superconduttori.


 EMERGENZA SANITARIA: Obiettivi formativi invariati



After having completed the course, the student will have skills in:

  • Describing the fundamental dielectric and optical properites of crystals.
  • Understanding the main techniques for materials characterization based on their interaction with electromagnetic radiation.
  • Describing the fundamental properties of various classes of superconducting materials and their respective fields of application.

After having completed the course, the student will have:

  • Theoretical knowledge on the diectric and optical properties of crystals.
  • Theoretical knowldge in the characterization techniques based on the optical and dielectric properties of crystals.
  • Theoretical knowledge in modeling superconducting materials.



SANITARY EMERGENCY: The objectives of the course are unchanged

Oggetto:

Results of learning outcomes

  • Conoscenza di base delle proprietà ottiche e dielettriche dei solidi.
  • Conoscenza delle proprietà di base dei materiali superconduttori
  • Conoscenza di base dei principi fisici di funzionamento dei dispositivi trattati nel corso.

 

EMERGENZA SANITARIA: Risultati dell'apprendimento attesi invariati

  • Overview of the optical and dielectrical properties of crystals.
  • Knowledge of basic properties of  superconducting materials
  • Understanding of the physical functioning principles of the devices discussed in the module.

SANITARY EMERGENCY: The expected learning results of the course are unchanged

Oggetto:

Program

- Cristalli e semiconduttori

  • Equazioni d'onda
  • Modello di tight-binding
  • Bande di energia dei semiconduttori

- Proprietà dielettriche dei solidi

  • Conducibilità elettrica, equazioni di Maxwell e indice di rifrazione
  • Funzione dielettrica di un gas di elettroni
  • Oscillazioni di plasma nei semiconduttori
  • Assorbimento e riflessione della radiazione elettromagnetica

- Proprietà ottiche dei solidi

  • Transizioni ottiche, eccitoni
  • Difetti reticolari e centri di colore
  • Quantum dots
  • Tecniche di caratterizzazione ottiche dei materiali

- Fenomenologia della superconduttività:

  • Variabili sperimentali, aspetti termodinamici della transizione superconduttiva, superconduttività di tipo I e II
  • Struttura e dinamica dei vortici, pinning
  • Equazioni di London

- Tipologie di materiali superconduttori:

  • Materiali a bassa, media ed alta Tc
  • Tecniche di sintesi e applicazioni

 EMERGENZA SANITARIA: Il programma del corso è invariato

- Crystals and semiconductors:

  • Wave equations
  • Tight Binding Method
  • Energy Bands in semiconductors
  •  

- Dielectric properties of solids

  • Conductivity, Maxwell's equations, refractive index
  • Dielectric function of an electron gas
  • Plasma oscillations in semiconductors
  • Absorption and reflection of electromagnetic radiation
  •  

- Optical properties of solids

  • Optical transitions, excitons

  • Lattice defects and color centers

  • Quantum dots

  • Optical characterization techniques

- Phenomenology of superconductivity:

  • Experimental variables, themodynamics of the superconducting transition, type I and type II superconductivity
  • Structure and dynamics of vortexes, pinning
  • London equations

- Different kinds of superconducting materials:

  • Low, medium and high-Tc
  • Synthesis techniques and applications

 SANITARY EMERGENCY: The program of the course is unchanged

Oggetto:

Course delivery

Il modulo del corso è organizzato in 6 CFU (48 ore) di didattica frontale.

Il corso è suddiviso in 2 parti:

  • proprietà dielettriche dei materialii: 4 CFU;
  • materiali superconduttori: 2 CFU.

Il corso è erogato in lingua inglese.

EMERGENZA SANITARIA: 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.

This module of the course is organized in 6 credits (48 hours) of frontal lectures.

The course is organized in 2 parts:

  • dielectric properties of materials: 4 credits;
  • superconducting materials: 2 credits.

The course is given in English language.

SANITARY EMERGENCY: In concurrence with the sanitary emergency, all lectures will be given online in synchronous mode, i.e. by following the planned timetable of the lectures during the teaching period. The video-lectures will consist of live recordings of the lectures given to the students, or alternatively of recordings of lectures given remotely by the teachers. In both cases, the recordings will be downloadable from the e-learning/moodle webpage of the course. The laboratory sessions in physical presence will be guaranteed, compatibly with the concurrent rules of access to the institute, particularly with regards to the maximum number of students allowed at the same time in the laboratories. Possible modifications to the laboratory sessions timetable will be evaluated by the teachers on the basis of the above-mentioned rules of access.

Oggetto:

Learning assessment methods

L' esame consisterà in un colloquio orale in cui si valuterà la comprensione dei contenuti delle lezioni frontali.

EMERGENZA SANITARIA: 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.

The exam will consist in oral questions in which the understanding of the contents of the frontal lectures will be evaluated.

SANITARY EMERGENCY: in concurrence with the COVID-19 emergency situation, and in compliance with the rectoral decree rep. 1097/2020 of 20/03/2020, the exams will be organized with the above-described modalities, by adopting the Webex tele-conference platform. In particular, following a consolidated procedure, each evaluation commission will be composed by at least two teachers, and at least one student will participate as witness.

Oggetto:

Support activities


CONTINGENZA SANITARIA: Nel perdurare della contingenza sanitaria, le necessarie misure di didattica integrativa (sessioni telematiche di tutoraggio e assistenza agli studenti) saranno concordate con gli studenti ed organizzate per facilitare la comprensione dei contenuti didattici.

SANITARY CONTINGENCY: In concurrence with the sanitary contingency, the necessary measures of integrative teaching (online tutoring and counseling sessions) will be defined together with the students in order to facilitate the understanding of the course contents.

Suggested readings and bibliography

Oggetto:

  • Terry P. Orlando, Kevin A. Delin : "Foundations of Applied Superconductivity", Addison Wesley, Reading, Massachussets, 1991

  • Kittel, Introduction To Solid State Physics, Wiley 2004
  • Grundmann (2016) Optical Properties. In: The Physics of Semiconductors. Graduate Texts in Physics. Springer.
  • Dispense fornite dai docenti sono disponibili alla pagina web del corso sulla piattaforma Moodle.

  • Terry P. Orlando, Kevin A. Delin : "Foundations of Applied Superconductivity", Addison Wesley, Reading, Massachussets, 1991.

  • Kittel, Introduction To Solid State Physics, Wiley 2004.
  • Grundmann (2016) Optical Properties. In: The Physics of Semiconductors. Graduate Texts in Physics. Springer.
  • Lecture notes and slides provided by the teachers are available at the web page of the course on the Moodle platform.


Oggetto:

Class scheduleV

Lessons: dal 01/03/2021 to 11/06/2021

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    Last update: 26/02/2021 15:54
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