Master degree in Materials Science

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"

- 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

 DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati

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

 DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento attesi invariati

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.

Tutte le lezioni frontali si terranno in lingua inglese.

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.

 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'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.

 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 concomitanza con l'emergenza COVID-19, ed in ottemperanza ai relativi decreti ministeriale e rettorale, i moduli di laboratorio del corso saranno erogato in modalità a distanza. Le modalità di erogazione di questa offerta didattica sostitutiva sono attualmente allo studio dei docenti, che ne daranno tempestiva comunicazione agli studenti.

- 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)

 DIDATTICA ALTERNATIVA: Il programma del corso è invariato

[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

Orario laboratorio

data	ora	Gr. 1	Gr. 2	Gr. 3	Gr. 4	Gr. 5	Gr. 6	Gr. 7	Gr. 8	Gr. 9

esp1: caratterizzazione giunzioni PN

esp2: caratterizzazione celle fotovoltaiche

esp3: caratterizzazione giunzione PN in temperatura

 

Composizione gruppi di laboratorio

# gruppo	membri

 

Appelli

# appello	data	orario	aula