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Fisica degli stati condensati

Periodo di svolgimento

da Giovedì, 9 Gennaio 2020 a Lunedì, 29 Giugno 2020
Ore del corso: 50
Ore dei docenti responsabili: 36
Ore di didattica integrativa: 14

Modalità d'esame

  • Prova orale

Prerequisiti

Il corso è consigliato per gli allievi del IV e V anno del corso ordinario ed è aperto agli allievi del corso di perfezionamento.

Programma

0) (Mudulo propedeutico facoltativo) - Equilibrio termico e distribuzioni statistiche. Tipi di solidi. Modello ad elettroni liberi per metalli. Fononi. Struttura elettronica a bande e funzioni d'onda di Bloch.

1) Stati elettronici e bande di energia nei solidi bulk e nelle eterostrutture di semiconduttore: 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. Trasporto elettronico, dinamica semiclassica, mobilità elettronica. Eterostrutture di semiconduttori: superreticoli, buche di potenziale quantiche. Trasporto in superreticoli, diodi e transistor a effetto tunnel risonante.

2) Proprietà ottiche dei solidi: la funzione dielettrica; proprietà ottiche dei metalli; proprietà ottiche di isolanti e semiconduttori; eccitoni, polaritoni, plasmoni.

3) Proprietà ottiche delle eterostrutture di semiconduttori: assorbimento e transizioni intersottobanda. Laser a super-reticolo e a cascata quantica. Cristalli fotonici, quasi cristalli e strutture random. Rivelatori di radiazione e nanotransistor basati su materiali 2D.

4) Superconduttività (fenomenologia sperimentale, teoria BCS, teoria di Ginzburg-Landau, superconduttori di tipo I e II, effetto Josephson).

 

Obiettivi formativi:

Acquisire familiarità con i concetti fondamentali della fisica della materia condensata, con particolare attenzione alle proprietà elettroniche, ottiche e di trasporto, sia in sistemi di bulk che a dimensionalità ridotta.

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

M. Tinkham, Introduction to Superconductivity, Dover Publications