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Oggetto:
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Materiali per l'optoelettronica -- Materials for Optoelectronics

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Anno accademico 2012/2013

Codice dell'attività didattica
MFN0854
Docente
Prof. Carlo Lamberti (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica delle Tecnologie Avanzate
008510-106 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Sub-nucleare
Periodo didattico
Secondo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
CHIM/02 - chimica fisica
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi: • Fornire agli studenti le nozioni fondamentali di meccanica quantistica necessarie per stimare il valore dell’Energy Gap di un materiale semiconduttore e di un’eterostruttura. • Fornire agli studenti le nozioni fondamentali per la comprensione dei fenomeni fisici alla base di alcune tecniche delle più diffuse tecniche sperimentali per la caratterizzazione di materiali semiconduttori ed eterostrutture per l’emissione laser.

Oggetto:

Programma

Hamiltoniano di una generica molecola vista come un sistema ad N corpi (Ne elettroni ed Nn nuclei). L'approssimazione di Born-Oppenheimer. Approssimazione LCAO. Molecola di H2+ e molecole biatomiche homonucleari. Autovalori ed autofunzioni dell’Hamiltoniano, orbitali molecolari leganti ed antileganti. Molecole biatomiche eteronucleari: componente covalente e componente ionica all’energia di legame. Molecole poliatomiche e orbitali atomici ibridi. Polimeri conduttori come esempio di molecola monodimensionale infinita.
Soluzione dell’equazione di Schrödinger in cristalli mono-, bi- e tri-dimensionali infiniti in approssimazione LCAO. Teorema di Block e invarianza traslazionale. Definizione di cella elementare e di zona di Brillouin. Calcolo delle bande. Bande di conduzione e di valenza nel caso di GaAs ed InP. Semiconduttori a gap diretto ed indiretto. Massa efficac di elettroni e lacune in un punto K.
Tecniche di crescita epitassiale: LPE, VPE, CBE, MOCVD,
Teoria della nucleazione bidimensionale e tridimensionale, velocità di crescita delle facce e morfologia dei cristalli. Crescita epitassiale di eterostrutture. Calcolo della blu-shift dell’Energy gap per effetto di confinamento dei portatori di carica. Quantum wells,superreticoli, quantum wires e quantum box. Problemi di crescita alle interfacce delle eterostrutture quantistiche. Tempi di interruzione di crescita.
Tecniche di caratterizzazione di semiconduttori e di eterostrutture: XRD ad alta risoluzione, fotolumninescenza, catodo-luminsescenza, spettroscopie di fotoemissione, UPS, XPS e Auger; diffrazione di elettroni ad incidenza radente.

Hamiltonian of a N-body molecule (Ne electrons and Nn nuclei). The Born-Oppenheimer approximation. LCAO approximation. H2+ and other diatomic homonuclear molecules Eigenvalues and eigenvectors of the Hamiltonian: binding and anti-binding molecular orbitals.  Bi-atomic heteronuclear molecules: ionic and covalent part of the binding energy. Poli-atomic molecules and hybrid atomic orbitals. Conductor polymers as an example of a 1D-molecule of infinite length.
Solution of Schrödinger equation, within the LCAO approach in 1D, 2D and 3D periodic crystals. Unit cell definition. Block theorem, translational invariance. and Brillouin zones. Calculatio of bands in solids. Valence and conduction bands for GaAs and InP semiconductors. Direct and indirect band-gap semiconduictors.
Epitaxial techniques: LPE, VPE, CBE, MOCVD,
Bi- and tri-dimensional nucleation theory: growth speed of the different faces and final morphology of the crystals.
Quantum wells, superlattices, quantum wires and quantum box.
Calculation of the Energy gap blue shift due to charge carriers confinement.
Interface problems in heterostructure growth.
Characterization techniques of semiconductors and heterostructures: high resolution XRD, photoluminescence, catodoluminescence, photoemission spectroscopies UPS, XPS and Auger, grazing incidence electron diffraction.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

1. Dispense su supporto cartaceo ed elettronico fornite direttamente agli studenti 2. Alonso Finn III 3. Characterization of Semiconductor Heterostructures and Nanostructures, (C. Lamberti Ed.) Elsevier, Amsterdam (NL), 2008. ISBN: 978-0-444-53099-8.



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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata. Modalità di esame: orale.

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Ultimo aggiornamento: 25/06/2013 15:31