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Physics of Nanostructures

Periodo di svolgimento

da Gennaio 2022 a Giugno 2022
Ore del corso: 46
Ore dei docenti responsabili: 34
Ore di didattica integrativa: 12

Modalità d'esame

  • Prova orale

Prerequisiti

Conoscenza della proprietà di base dei semiconduttori bulk. Meccanismi di interazione radiazione-materia.

Programma

A. Eterostrutture e sistemi 2D

Eterostrutture di semiconduttori: crescita e fabbricazione, allineamento delle bande. Stati elettronici e statistica dei portatori in superreticoli e 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, multistrato di grafene. 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.

B. Sistemi 1 e 0 dimensionali

Sistemi unidimensionali: stati elettronici e statistica, trasporto elettronico, quantizzazione della conduttanza, teoria di Landauer- Büttiker, interferometria elettronica. Stati di bordo unidimensionali negli effetti Hall quantistici e loro analisi SGM. Effetti a molti corpi, energia di caricamento, Coulomb e Pauli blockade nei punti quantici.

C. Nanostrutture ibride

Sistemi ibridi superconduttore-semiconduttore e loro fabbricazione. Effetto prossimità e dinamica coerente nelle nanostrutture ibride.

Obiettivi formativi

Gli studenti che completeranno il corso acquisiranno una conoscenza approfondita delle proprietà strutturali, elettroniche e ottiche delle nanostrutture, saranno in grado di interpretare le fenomenologie sperimentali principali osservate e progettare nuove nanostrutture con le proprietà desiderate.

Riferimenti bibliografici

S. Datta, Quantum Phenomena. Addison Wesley

S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge University Press

J. Faist, Quantum Cascade Lasers, Oxord University Press

R. Hanson, et al., Review of Modern Physics 79, 1217 (2007)