84542 - SEMICONDUCTOR MATERIALS AND NANOSTRUCTURES

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the students learn the basic aspects of: the physics of semiconducting materials and devices, their transport and optical properties, their electronic defective states; the physics of semiconductor surfaces and interfaces, the quantum confinement effects at low dimensional systems (quantum wells, wires and dots); the growth methods and mechanisms of semiconductor nanostructures, and their characterization. The students learn the main innovative applications of semiconductor nanostructures to optoelectronic and electronic devices. The students are able to report and discuss a recent article in the relevant literature.

Contenuti

Richiami su strutture cristalline, struttura a bande e livelli elettronici nei semiconduttori. Cristalli reali e difetti nei cristalli (difetti reticolari, impurezze, difetti complessi, stati di superficie e interfacce). Il potenziale chimico. Statistiche dei portatori di carica. Proprietà di trasporto in semiconduttori non degeneri (bassi e alti campi elettrici e magnetici). Processi di ricombinazione e teoria di Shockley-Read–Hall. Proprietà ottiche ed elettroniche dei semiconduttori.

Fisica delle superfici e interfacce in semiconduttori, giunzione metallo semiconduttore e metallo-ossido semiconduttore (MOS). Giunzioni MOS in condizione di forte inversione. Confinamento quantico. Eterostrutture, strutture quantiche, strutture a bassa dimensionalità: quantum well, quantum wire e quantum dot. Fisica delle nanostrutture basate su semiconduttori, proprietà elettriche, ottiche delle nanostrutture. Tecniche di deposizione e crescita di nanostrutture, tecniche fisiche e tecniche chimiche. Metodi di indagine e di caratterizzazione microscopica, elettrica e ottica di nanostrutture a semiconduttore. Alcuni esempi sull'utilizzo della microscopia a stilo per caratterizzazione elettrica alla nano-scala di nanostrutture a semiconduttore.
Applicazione di nanostrutture a semiconduttore in dispositivi opto-elettronici: fotorivelatori, LED e celle solari. Alcuni esempi di celle solari di seconda e terza generazione: celle tandem, celle a film sottile.

Testi/Bibliografia

Grundmann M. "The Physics of Semiconductors", Ed Springer

Tyagi M. Introduction of Semiconductor Physics and Devices Ed Wiley

M Jaros: Physics and Applications of Semiconductor Microstructures, Oxford Science

J Davis: The Physics of Low Dimensional Semiconductors, Cambridge University Press

Metodi didattici

Lezioni frontali, discussione su argomenti specifici

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

Slide su campus.unibo.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Daniela Cavalcoli