- Oggetto:
- Oggetto:
Solid State Physics/A
- Oggetto:
Solid State Physics/A
- Oggetto:
Academic year 2018/2019
- Course ID
- CHI0027/A
- Teacher
- Prof. Paolo Olivero (Titolare del corso)
- Modular course
- Solid State Physics (CHI0027 )
- Degree course
- Corso di Laurea in Scienza dei Materiali (D.M. 270)
- Year
- 1° anno
- Teaching period
- Secondo semestre
- Type
- Caratterizzante
- Credits/Recognition
- 6
- Course disciplinary sector (SSD)
- FIS/03 - fisica della materia
- Delivery
- Tradizionale
- Language
- Italiano
- Attendance
- Facoltativa
- Type of examination
- Orale
- Prerequisites
-
Concetti fondamentali di fisica dello stato solido (struttura cristallina, teoria delle bande elettroniche, portatori di carica, etc), contenuti dei seguenti corsi della laurea Triennale in Scienza e Tecnologia dei Materiali:
- "Metodologie di caratterizzazione dei materiali con laboratorio"
- "Materiali per l'elettronica con laboratorio"
Basic concepts of solid state physics (crystal structure, electronic bands, charge carriers, etc) included in the following courses of the Bachelor Degree in Materials Science and Technology:
- "Material characterization methods"
- "Materials for electronics with laboratory" - Oggetto:
Sommario del corso
- Oggetto:
Course objectives
- 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
- To provide the basic knowledge on the physics of semiconductor devices (carrier statistics, conduction mechanisms, Shockley-Read-Hall theory).
- To provide the basic knowledge of the physics of the most important electronic devices (p-n and Schottky junctions, bipolar junction and field effect transistors, CCD devices).
- To introduce the experimental procedures for the characterization of bipolar junctions and photovoltaic devices.
- To introduce basic concepts for low-dimensionality systems
- Oggetto:
Results of learning outcomes
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
Knowledge and understanding
- Understanding the basic concepts on the electrical properties of semiconducting materials and of related devices (bipolar and Schottky junctions, photovoltaic cells, transistors, low-dimensionality systems).
- Understanding of the functionalities of laboratory equipment and of relevant experimental techniques for the characterization of bipolar junctions and photovoltaic devices.
Applying knowledge and understanding
- Ability to understand and manage fundamental physical models to interpret charge transport mechanisms in semiconductors, as well as the functionalities of main related devices (bipolar and Schottky junctions, photovoltaic cells, transistors).
- Ability to take experimental measurements, adopting a suitable experimental protocol for the characterization of bipolar junctions and photovoltaic devices
- Oggetto:
Course delivery
Il modulo 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.
Da questo modulo sono mutuati il corso Fisica dei Semiconduttori attivato presso il corso di Laurea Magistrale in Fisica e parte del corso Solid State Physics per il master inter-ateneo MaMaSELF.
The module is organized in 5 credits (40 hours) of frontal lectures and 1 credit (10 hours) of laboratory activities.
The attendance to the frontal lectures is optional, while it is compulsory (minimum 70% attendance) for the laboratory sessions.
The first 3 credits of frontal lectures will be given in English language. The last 2 credits of frontal lectures will be given either in Italian or English, on the basis of the students' requests and of the presence of foreign students in the class.
The Semiconductor Physics course activated at the Physics Master Degree and part of the Solid State Physics course activated at the MaMaSELF inter-university Master Degree are mutuated from this module.
- Oggetto:
Learning assessment methods
L'esonero relativo a questo modulo consisterà in un colloquio orale 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.
Il voto finale relativo al corso risulta dalla valutazione congiunta dei docenti dei 2 moduli, sulla base dei voti riportati nei relativi esoneri.
The partial exam for this module will consist in an oral colloquium of about 30 minutes in which the following aspects will be evaluated:
- understanding of the contents of the frontal lectures, both with regards to the derivation of the formalism presented in the lectures and to the solution of simple numerical problems;
- contents of the reports of the supporting laboratory activities, which the students must produce in groups and deliver at least one week before the exam.
The final mark for this exam results from a joint evaluation of the teachers, on the basis of the marks of the respective partial exams.
- Oggetto:
Support activities
Attività di supporto
Attività in laboratorio:
- caratterizzazione di una cella fotovoltaica;
- caratterizzazione di una giunzione p-n a temperatura ambiente e in funzione della temperatura.
Laboratory activities:
- characterization of a photovoltaic cell;
- charcaterization of a p-n junction at room temperature and at variable temperature.
- Oggetto:
Program
- Modello "tight binding"
- 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)- Tight binding model
- Carrier statistics in intrinsic and extrinsic semiconductors
- Shockley-Read-Hall theory
- Charge transport mechanisms in semiconctors
- p-n junction: derivation of the diode law, non-ideal diode
- Physics and technological aspects of photovoltaic devices
- Metal-semiconductor junction: Schottky diode
- Transistors: bipolar junction, JFET, MOSFET
- Charge coupled devices
- Low dimensionality system (quantum wells, quantum wire, quantum dots)Suggested readings and bibliography
- Oggetto:
[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
[1] S.M.Sze, "Semiconductor Devices, Physics and Technology, 2nd edition", John Wiley and Sons, USA, 2002
[2] A.S.Grove, "Physics and Technology of Semiconductor Devices" (Wiley International Edition)
[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
- Oggetto:
Class schedule
Lezioni: dal 04/03/2019 al 07/06/2019
Nota: Per l'orario delle lezioni consultare la pagina "Orario Lezioni" http://scienzadeimateriali.campusnet.unito.it/do/lezioni.pl
- Oggetto:
Note
Orario laboratorio
dataoraGruppo 1Gruppo 2Gruppo 3 Gruppo 4Gruppo 5esp1: caratterizzazione giunzioni PN
esp2: caratterizzazione celle fotovoltaiche
esp3: caratterizzazione giunzione PN in temperatura
Composizione gruppi di laboratorio
# gruppomembriAppelli
# appellodataorarioaula (Dip. Fisica)125/06/20189:00Wick213/07/20189:00D314/09/20189:00Wick Laboratory timesheet
datetimeGroup 1Group 2Group 3 Group 4Group 5exp1: characterization of PN junctions
exp2: characterization of photovoltaic cells
exp3: characterization of PN junction in temperature
Composition of lab groups
# groupmembersExams
# examdatetimeroom (Physics Dept.)125/06/20189:00Wick213/07/20189:00D314/09/20189:00Wick - Oggetto: