99551 - SEMICONDUCTORS, NANOSTRUCTURES AND ADVANCED FUNCTIONAL DEVICES M

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha appreso i concetti fondamentali della fisica dei materiali semiconduttori, delle nanostrutture e dei dispositivi, con particolare attenzione alla struttura a bande di energia dei materiali, al trasporto elettronico e alle proprietà ottiche. Lo studente verrà introdotto agli innovativi processi di produzione di materiali funzionali Avanzati, basati su metodi di deposizione/crescita a basso impatto e sostenibili, come la stampa a getto d'inchiostro 2D e stampa 3D. Queste competenze saranno utilizzate per affrontare e discutere nuovi dispositivi optoelettronici di interesse nei campi di applicazione della conversione dell'energia, del rilevamento delle radiazioni e dell'emissione di luce.

Contenuti

Semiconduttori

Introduzione alla Meccanica Quantistica. Equazione di Schrödinger, dualismo onda-particella, principio di indeterminazione di Heisenberg.

Concetti preliminari. Teorema di Bloch, struttura a bande, densità degli stati, drogaggio.

Teoria microscopica del trasporto di carica. Corrente di deriva e di diffusione, conducibilità e mobilità, concentrazione di portatori.

Processi di assorbimento ottico. Conversione optoelettronica, emissione radiativa.

Dispositivi. Giunzioni p-n, fotodiodi, diodi a emissione luminosa (LED), LASER e transistor.

Nanostrutture

Fisica alla scala nanometrica:principi di confinamento quantistico, dalle nanostrutture 3D alle 0D.

Trasporto elettronico in sistemi a bassa dimensionalità:quantum wells, quantum wires and quantum dots

Nanotecnologie e micro-nanofabbricazione: litografia micro-nano, deposizione di film sottili e patterning.

Materiali e dispositivi funzionali avanzati

Semiconduttori organici e ibridi: perovskiti, bulk heterojunctions, grafene, materiali bidimensionali (2D).

Dispositivi elettronici per la conversione energetica: celle solari, strutture tandem, fotodiodi, elettronica flessibile.

Testi/Bibliografia

1. S.M.Sze “Semiconductor devices: physics and technology” Wiley Publisher 2012
2. C.W.Shong et al “Science at the nanoscale”, Pan Stanford Publishing 2010
3. L.Colombo “Solid State Physics: a primer” IOP Publishing 2021

Metodi didattici

I contenuti del corso sono illustrati e discussi durante le lezioni frontali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione del raggiungimento dei risultati di apprendimento si basa sulle seguenti fasi:

• Presentazione orale di 5 minuti: con slides incentrate su uno degli argomenti del corso, includendo anche una ricerca recente dalla letteratura scientifica.

• Esame orale: la valutazione dei risultati di apprendimento del corso partirà dagli argomenti trattati nella relazione dello studente e coprirà i principali argomenti del corso.

VOTO FINALE: Il voto finale dipende dalla capacità dello studente nella presentazione e/o nell’analisi critica degli argomenti del corso. Espresso in trentesimi (/30). L’esame si intende superato con un voto ≥ 18/30.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Gli appunti delle lezioni del corso saranno resi disponibili sul sito Virtuale dell’Università di Bologna (virtuale.unibo.it).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Laura Basiricò

Consulta il sito web di Gabriele Bolognini

Consulta il sito web di Andrea Ciavatti