Questo sito utilizza cookie tecnici e di terze parti. Se vuoi saperne di più o negare il consenso consulta l'informativa sulla privacy. Proseguendo la navigazione o cliccando su "Chiudi" acconsenti all'uso dei cookie. Chiudi
vai al contenuto vai al menu principale vai alla sezione Accessibilità vai alla mappa del sito
Login  Docente | Studente | Personale | Italiano  English
 
Home page

fisica dei semiconduttori

Corso Ingegneria dell'Informazione
Curriculum Curriculum unico
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2019/2020
Crediti 6
Settore Scientifico Disciplinare FIS/01
Anno Terzo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 48
Attività formativa Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)

Canale unico

Docente GIACOMO MESSINA
Obiettivi Lo scopo del corso è fornire la necessaria base fisica per comprendere le caratteristiche, il funzionamento e le limitazioni degli attuali dispositivi a semiconduttore.
Nella prima parte del corso viene presentata un’introduzione alla struttura cristallina dei solidi, con particolare riferimento alle strutture cristalline di silicio, germanio, arseniuro di gallio. Vengono introdotti i principi di base della meccanica quantistica, applicati allo studio delle bande di energia e della conduzione elettrica nei solidi.
La seconda parte del corso tratta dei fenomeni di trasporto dei portatori di carica nei semiconduttori, sotto l’influenza di un campo elettrico (trascinamento di portatori) o di un gradiente di concentrazione (diffusione di portatori).
Nella terza parte del corso vengono studiate le giunzioni metallo-semiconduttore, sia rettificanti che non-rettificanti, i diodi LED e introdotti i principi dei laser. Infine vengono studiate le proprietà ottiche dei solidi e introdotte le funzioni dielettriche complesse.

L’obiettivo formativo del corso di Fisica dei semiconduttori è trasferire agli studenti i concetti fondamentali e le leggi fisiche alla base del funzionamento dei dispositivi elettronici a semiconduttore. Particolare attenzione è rivolta alla risoluzione di semplici problemi sulle strutture cristalline, sulle concentrazioni di equilibrio di elettroni e lacune e sul loro legame con la posizione del livello di Fermi, sui contatti metallo-semiconduttore.

Conoscenza e comprensione: al superamento dell’esame lo studente conosce e ha compreso la classificazione delle principali strutture cristalline di interesse per l’elettronica, i principi di base della Meccanica Quantistica applicati ai solidi, le leggi fondamentali che regolano le concentrazioni e il trasporto dei portatori nei semiconduttori, i meccanismi che determinano la formazione di una barriera di potenziale nelle giunzioni metallo-semiconduttore.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: al superamento dell’esame lo studente è in grado di applicare le conoscenze teoriche acquisite alla risoluzione di semplici problemi di fisica dei semiconduttori utilizzando le leggi fondamentali che regolano le concentrazioni dei portatori nei semiconduttori, e che determinano la formazione di barriere di potenziale all’interfaccia metallo-semiconduttore.

Autonomia di giudizio: al superamento dell’esame lo studente è in grado di esaminare criticamente i risultati ottenuti nella risoluzione di problemi. A seguito del superamento dell’esame, lo studente sarà in grado di riconoscere situazioni in cui applicare le competenze acquisite, di identificare la tipologia di problema e di valutare autonomamente possibili alternative per la sua risoluzione.

Abilità comunicative: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di comunicare le conoscenze acquisite attraverso un linguaggio tecnico-scientifico adeguato a interlocutori specialisti e non specialisti.

Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di approfondire in autonomia le conoscenze acquisite e di applicarle autonomamente allo studio dei nuovi argomenti da affrontare nella prosecuzione del proprio percorso di studio.
Programma La struttura cristallina dei solidi
Materiali semiconduttori - Reticoli cristallini – Cella primitiva e cella unitaria – Strutture cristalline fondamentali: sc, fcc, bcc. – Struttura esagonale compatta - Piani cristallini e indici di Miller – Strutture cristalline del diamante (Si e Ge) e della zincoblenda (GaAs) – Imperfezioni e impurità nei solidi- Cella di Wigner-Seitz –– Reticolo reciproco – Vibrazioni di un reticolo monoatomico: relazione di dispersione E=E(k) – Un esempio di reticolo bidimensionale: il grafene. – Struttura cristallina del SiC

Introduzione alla meccanica quantistica
Principi della meccanica quantistica – Effetto fotoelettrico - Radiazione di corpo nero – Dualismo onda-particella – Lunghezza d’onda di De Broglie – Legge di Bragg per gli elettroni – Equazione d’onda di Schroedinger – Significato fisico della funzione d’onda - Buca di potenziale a pareti infinite – Atomo di idrogeno

Introduzione alla teoria quantistica dei solidi
Formazione delle bande di energia – Modello di Kronig-Penney – Conduzione elettrica nei solidi – Massa efficace – La funzione densità di stati – Distribuzione di Fermi-Dirac – Livello di Fermi - Estensione ai semiconduttori

Semiconduttori in equilibrio
Portatori di carica nei semiconduttori – Concentrazione dei portatori intrinseci - Semiconduttori intrinseci ed estrinseci – Donatori e accettori - Posizione del livello di Fermi – semiconduttori compensati

Fenomeni di trasporto nei semiconduttori
Drift dei portatori – Densità di corrente di drift - Mobilità – Conduttività - Diffusione dei portatori - Corrente di diffusione -

Esempi
Giunzioni metallo-semiconduttore - Diodo Schottky - Light emitting diodes (LED)

Proprietà ottiche dei solidi
Modello di Lorentz - Oscillatore smorzato e forzato in notazione complessa – Propagazione di un’onda e.m. in un mezzo dielettrico – Indice di rifrazione complesso – Costante dielettrica complessa – Propagazione di un’onda e.m. in un metallo - Modello Drude-Lorentz – Plasmoni

Applicazioni
Principi dei laser – Introduzione alla spettroscopia Raman

Testi docente Neamen D.A., Semiconductor Physics and Devices. Basic Principles, Mc Graw-Hill
S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, Wiley-Interscience
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No
Docente Antonino Foti
Obiettivi Lo scopo del corso è fornire la necessaria base fisica per comprendere le caratteristiche, il funzionamento e le limitazioni degli attuali dispositivi a semiconduttore.
Nella prima parte del corso viene presentata un’introduzione alla struttura cristallina dei solidi, con particolare riferimento alle strutture cristalline di silicio, germanio, arseniuro di gallio. Vengono introdotti i principi di base della meccanica quantistica, applicati allo studio delle bande di energia e della conduzione elettrica nei solidi.
La seconda parte del corso tratta dei fenomeni di trasporto dei portatori di carica nei semiconduttori, sotto l’influenza di un campo elettrico (trascinamento di portatori) o di un gradiente di concentrazione (diffusione di portatori).
Nella terza parte del corso vengono studiate le giunzioni metallo-semiconduttore, sia rettificanti che non-rettificanti, i diodi LED e introdotti i principi dei laser. Infine vengono studiate le proprietà ottiche dei solidi e introdotte le funzioni dielettriche complesse.

L’obiettivo formativo del corso di Fisica dei semiconduttori è trasferire agli studenti i concetti fondamentali e le leggi fisiche alla base del funzionamento dei dispositivi elettronici a semiconduttore. Particolare attenzione è rivolta alla risoluzione di semplici problemi sulle strutture cristalline, sulle concentrazioni di equilibrio di elettroni e lacune e sul loro legame con la posizione del livello di Fermi, sui contatti metallo-semiconduttore.

Conoscenza e comprensione: al superamento dell’esame lo studente conosce e ha compreso la classificazione delle principali strutture cristalline di interesse per l’elettronica, i principi di base della Meccanica Quantistica applicati ai solidi, le leggi fondamentali che regolano le concentrazioni e il trasporto dei portatori nei semiconduttori, i meccanismi che determinano la formazione di una barriera di potenziale nelle giunzioni metallo-semiconduttore.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: al superamento dell’esame lo studente è in grado di applicare le conoscenze teoriche acquisite alla risoluzione di semplici problemi di fisica dei semiconduttori utilizzando le leggi fondamentali che regolano le concentrazioni dei portatori nei semiconduttori, e che determinano la formazione di barriere di potenziale all’interfaccia metallo-semiconduttore.

Autonomia di giudizio: al superamento dell’esame lo studente è in grado di esaminare criticamente i risultati ottenuti nella risoluzione di problemi. A seguito del superamento dell’esame, lo studente sarà in grado di riconoscere situazioni in cui applicare le competenze acquisite, di identificare la tipologia di problema e di valutare autonomamente possibili alternative per la sua risoluzione.

Abilità comunicative: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di comunicare le conoscenze acquisite attraverso un linguaggio tecnico-scientifico adeguato a interlocutori specialisti e non specialisti.

Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di approfondire in autonomia le conoscenze acquisite e di applicarle autonomamente allo studio dei nuovi argomenti da affrontare nella prosecuzione del proprio percorso di studio.
Programma N.D.
Testi docente N.D.
Erogazione tradizionale No
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta No
Valutazione prova orale No
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

Ulteriori informazioni


Elenco dei rievimenti:

Descrizione Avviso
Ricevimenti di: Giacomo Messina
Il ricevimento studenti del Prof.Giacomo Messina si terra' venerdì 10 gennaio ore 8:45 presso il Laboratorio di Fisica (primo piano sopra aula F1).
Ricevimenti di: Giacomo Messina
Il ricevimento studenti del Prof. Giacomo Messina si tiene il venerdi' alle ore 10:00.
Ricevimenti di: Giacomo Messina
Il ricevimento studenti del prof. Giacomo Messina si terra' venerdi' 10 gennaio 2020 ore 8:45 presso il Laboratorio di Fisica (sopra aula F1)

E' comunque possibile concordare il ricevimento su appuntamento inviando una email all'indirizzo messina@unirc.it
Nessun avviso pubblicato
Nessuna lezione pubblicata
Codice insegnamento online pubblicato. Per visualizzarlo, autenticarsi in area riservata.
Via dell'Università, 25 (già Salita Melissari) - 89124 Reggio Calabria - CF 80006510806 - Fax 0965 332201 - URP:Indirizzo di posta elettronica dell'ufficio relazioni con il pubblico- PEC:Indirizzo di posta elettronica certificata dell'amministrazione
Feed RSS Facebook Twitter YouTube Instagram

PRIVACY - NOTE LEGALI - ELENCO SITI TEMATICI - ATTI DI NOTIFICA