Corso di laurea in Fisica

Introduzione al corso

Richiamo concetti introduttivi: unità di misura: Sistema Internazionale e Sistema simmetrico di Gauss

Richiamo concetti introduttivi: i semiconduttori: peculiarità e classificicazione (gruppo IV, composti III-V, etc.), struttura cristallina diamante e zinco-blenda, bande energetiche

Richiamo concetti introduttivi: reticolo reciproco, prima zona di Brillouin, calcolo della prima zona di Brillouin per il reticolo cubico a facce centrate e identificazione punti notevoli

Richiamo concetti introduttivi: introduzione spin-orbita e splitting della banda di valenza in sotto-bande "leggere" e "pesanti"

Teorema di Bloch

Massa efficace

Statistica dei portatori intrinseci, dipendenza della conducibilità dalla temperatura

Stati localizzati nella gap: calcolo funzione d'onda

Livelli di donore e accettore, livelli "shallow" e "deep", livelli risonanti

Statistica dei portatori estrinseci, dipendenza della conducibilità dalla temperatura 

Richiamo concetti introduttivi: giunzioni pn: correnti di drift e diffusione, polarizzazione diretta e inversa, legge del diodo

Celle fotovoltaiche: processo di generazione della fotocorrente, regione attiva

Celle fotovoltaiche: fill factor, efficienza

Laser a stato solido: processi di interazione radiazione materia (assorbimento, emisione stimolata, emissione spontanea), determinazione coefficienti caratteristici

Laser a stato solido: inversione di popolazione, amplificazione, cavità di Fabry-Perot

Diodo laser: giunzione pn in polarizzazione diretta, statistica dei portatori in condizioni di non-equilibrio

Diodo laser: condizione di Bernard-Duraffourg, calcolo della corrente di iniezione di soglia (GaAs)

Etero-giunzioni Al(x)Ga(1-x)As

Laser a etero-giunzione

Cenni ad altri sistemi a stato solido di interesse: materiali amorfi, cristalli organici

Tecniche di crescita di etero-strutture: Molecular Beam Epitaxy

Super-reticoli: oscillazioni di Bloch

Quantum wells: stati legati e stati liberi

Calcolo livelli energetici e densità di stati (approssimazione buca a pareti infinite)

Stati legati in quantum well (buca di potenziale a pareti non-infinite)

Quantum wires: livelli energetici e densità di stati

Quantum dots: livelli energetici e densità di stati

Introduzione ai cristalli fotonici: eq. di Maxwell

Cristalli fotonici: master equation, sue proprietà in analogia con la meccanica quantistica (linearità, hermitianità, autovalori reali e positivi)

Cristalli fotonici: teorema variazionale e regole euristiche derivanti

Analogie e differenze tra la trattazione dei cristalli fotonici e la meccanica quantistica

Cristalli fotonici: leggi di invarianza di scala

Simmetrie e modi: simmetria traslazionale continua e sistema "a slab"

Simmetria traslazionale discreta: derivazione del Teorema di Bloch per i cristalli fotonici

Funzione di Bloch e Master Equation

Formazione della struttura a bande in cristallo fotonico: dielectric band, air band, gap, mid-gap ratio

Difetti: stati evanescenti e modi localizzati

Cristalli fotonici bi-dimensionali: modi TE e TM, strutture a gap incompleta e completa

Ingegnerizzazione dei difetti: cavità ottiche, guide d'onda e altri dispositivi

Rappresentazione grafica dei modi EM in punti notevoli del reticolo reciproco per un cristallo fotonico bi-dimensionale

Considerazioni euristiche sulla formazione della gap in cristalli fotonici per modi con polarizzazione TE e TM

Propagazione del campo EM in un mezzo polarizzabile, introduzione della notazione complessa nell'espressione della conducibilità e della costnte dielettrica

Valori complessi della conducibilià e costante dielettrica, coefficiente di assorbimento

Fenomeni di riflessione: legge di Snell, equazioni di Fresnel, riflessione interna totale e onda evanescente

Fenomeni di riflessione: angolo di Brewster

Espressione microscopica della suscettività elettrica

Suscettività elettrica in sistemi a elettroni liberi

Componente atomica della suscettività elettrica, relazione LST