Fisica dei semiconduttori

Periodo di svolgimento
Ore del corso
40
Ore dei docenti responsabili
26
Ore di didattica integrativa
14
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Modalità esame

Prova orale

Docente

Vedi dettagli del docente

Docente

Miriam Serena Vitiello

Prerequisiti

Conoscenza della struttura a bande dei solidi. Meccanismi di interazione radiazione-materia. Consigliato per studenti di laurea magistrale (IV e V anno).

Programma

A. Semiconduttori bulk

Stati elettronici e bande di energia nei semiconduttori bulk: approssimazione a banda singola, della funzione inviluppo a banda singola, della massa efficace. Equazione della funzione inviluppo multibanda: il modello di Luttinger-Kohn. Statistica dei portatori all'equilibrio. Trasporto elettronico, dinamica semiclassica. Oscillatore di Bloch. Effetto Zener. Proprietà ottiche: elementi di matrice interbanda, densità congiunta degli stati. Mobilità elettronica: diffusione da impurezze cariche, interazione fonone-elettrone, dipendenza dalla temperatura.

B. Eterostrutture e sistemi bidimensionali 

Eterostrutture di semiconduttori: crescita e fabbricazione, allineamento delle bande. Stati elettronici e statistica dei portatori in superreticoli, buche di potenziale quantiche. Trasporto in superreticoli e pozzi quantici multipli (intra- e inter-banda). Diodi a effetto tunnel risonante. Gas elettronici bidimensionali: sistemi a modulazione di drogaggio e mobilità elettronica, grafene e altri materiali 2D. Effetti Hall quantistici, effetto Hall anomalo nel grafene.

Proprietà ottiche delle etrostrutture: transizioni inter-sottobanda e interbanda. Laser a pozzi quantici e laser a cascata quantica. Cristalli fotonici, quasi cristalli e strutture random. Rivelatori di radiazione basati su materiali 2D.

Sistemi ibridi semiconduttore-superconduttore: effetto prossimità.

Obiettivi formativi

Conoscenza delle proprietà elettroniche dei semiconduttori bulk e delle eterostrutture. Introduzione alle tematiche di ricerca più attuali nel campo delle eterostrutture e dei sistemi 2D.

Riferimenti bibliografici

J.M. Ziman, Theory of solids, Cambridge University Press

P.Y. Yu and M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors, Springer

S. Datta, Quantum Phenomena. Addison Wesley

J. Faist, Quantum Cascade Lasers, Oxford University Press