Il corso richiede una piena comprensione dei concetti di base di Fisica dello Stato Solido

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti nozioni fondamentali su alcune tecniche sperimentali per lo studio dei materiali, sui relativi modelli interpretativi,  protocolli sperimentali ed approcci di analisi dei dati. L'insegnamento prevede attività in laboratorio in cui gli studenti potranno utilizzare strumentazione avanzata per effettuare misurazioni di osservabili relative a proprietà strutturali, composizionali, opto-elettroniche di materiali a stato solido. In particolare si tratteranno tecniche per la fabbricazione del vuoto e per la misurazione delle basse pressioni, di spettroscopia ottica, Raman, di fotoemissione.

Conoscenza e capacita' di comprensione (knowledge and understanding)

Il corso fornische una solida preparazione relativamente alle tecniche sperimentali nell'ambito della fisica delle tecnologie avanzate. In particolare, lo studente acquisirà

• Nozioni fondamentali di fisica delle basse pressioni e di tecniche per la fabbricazione del vuoto e per la misurazione delle basse pressioni.
• Nozioni riguardanti tecniche sperimentali per la caratterizzazione di materiali avanzati e relativi dispositivi, basate sulla spettroscopia ottica e Raman, spettroscopia di fotoemissione, fotoconduttiva, interferometria in luce bianca o con altre tecniche disponibili in laboratorio.
• Nozioni di tecniche acquisizione ed elaborazione dei dati sperimentali con strumenti informatici dedicati per estrarre dalle misure le informazioni necessarie per la caratterizzazione dei materiali analizzati.

Capacita' di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding)

Il corso fornisce agli studenti le nozioni fondamentali per la comprensione dei fenomeni fisici alla base di alcune delle più diffuse tecniche sperimentali per la caratterizzazione di materiali e dispositivi a stato solido.

In particolare, gli studenti acquisiranno:

• capacità di interpretare i dati sperimentali attraverso una corretta trattazione statistica;
• capacita' di utilizzare strumentazione tecnologicamente avanzata per misure di laboratorio nell'ambito, della fisica della materia.
• capacità di applicare tecniche sperimentali adeguate per la misura di osservabili fisiche caratterizzanti la struttura, composizione e funzionalità opto-elettronica di materiali e dispositivi a stato solido.

 

Il corso prevede 24 h di lezioni in aula in cui verranno introdotte le tecniche sperimentali, i protocolli sperimentali ed i modelli interpretativi e 32 h di attività in laboratorio (per studente). Gli studenti iscritti all'insegnamento si distribuiranno in gruppi da 3 o (max) 4 membri per svolgere le attività sperimentali nei tempi pianificati dal calendario di occupazione della strumentazione.

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. E' obbligatoria la frequenza in laboratorio per almeno il 70% delle ore previste.

La verifica dell'apprendimento si articolerà in due valutazioni:

valutazione delle attività di laboratorio

tale valutazione è volta a verificare la capacità dello studente  ad utilizzare con procedure appropriate la strumentazione di laboratorio per la caratterizzazione dei materiali e gli opportuni metodi di analisi statistica dei dati. Lo strumento di verifica è un rapporto tecnico delle attività svolte in laboratorio, redatto da ogni gruppo di lavoro. La relazione dovrà essere consegnata (in formato elettronico) entro una settimana dal termine delle attività di laboratorio. Eventuali ritardi saranno penalizzati in sede di valutazione. Entro una settimana dalla consegna delle relazioni i gruppi di lavoro verranno invitati a discutere le relazioni. La discussione verterà sull'analisi della relazione, in termini di uso corretto della notazione scientifica, uso corretto del protocollo di misura, adeguata analisi statistica dei dati, risultati ottenuti. E' richiesta la presenza  di almeno un rappresentante per gruppo. La valutazione finale sarà comune a tutti i membri del gruppo. La valutazione ha una validità di 24 mesi.

DISCUSSIONE DELLE RELAZIONI:

Giovedì 6 dicembre 2018 in  aula Avogadro secondo il seguente calendario:

• Gruppo 1: h. 9.00
• Gruppo 2: h. 9.45
• Gruppo 3: h. 10.30
• Gruppo 4: h. 11.15

 

valutazione della prova orale

tale valutazione è volta a verificare la conoscenza dei modelli fisici fondamentali alla base delle tecniche sperimentali per la caratterizzazione dei materiali  e verificare la capacità di esporre il protocollo di misura e l'analisi statistica adottata durante le attività svolte in laboratorio. 

Per accedere alla prova orale e' necessario aver acquisito una votazione di almento 18/30. La prova orale consisterà in una domanda relativa alle misurazioni effettuate in laboratorio ed in una domanda su altri argomenti trattati a lezione.

CALENDARIO PROVE ORALI: 

• Mercoledì 12 dicembre 2018, h. 14.30, Aula Avogadro 
• Mercoledì 9 gennaio 2019, h. 14.30, Aula Avogadro 

 

Il voto finale sarà la media delle valutazioni (espresse in trentesimi) riportate nelle due prove.

 Il calendario delle sessioni d'esame è riportato nella piattaforma ESSE3. 

Sessioni straordinarie possono essere richieste solo da studenti in prossimità di discutere la tesi e aventi questo come ultimo esame.

  

 

 

Schedule of Classes
Mon. 24 september 2018; h. 14-16, Room Avogadro	Introduction to vacuum technique. Units. Vacuum regimes. Conductance, Vacuum Fundamental equations.
Tue. 25 september 2018; h. 14-16, Room Avogadro	Numerical examples of applications of the fundamental equation. Effective pumping velocity. Pumps: rotative mechanical pump, diffusion pumps, turbomolecular pumps.
Wed. 26 september  2018; h. 14-16, Room D	Ion pumps. Vacuum gauges. Bourdon, capacitive, Pirani, Thermocouple, Ion gauge, Penning gauge.  Introduction to the measurement of the pumping speed in rough vacuum regime
Mon.1 october 2018; h. 14-16, Room Avogadro	Introduction to X-ray Photoelectron Spectroscopy
Tue. 2 october 2018; h. 14-16, Room Avogadro	XPS spectral analysis
Wed. 3 october 2018; h. 14-16, Room D	Instrumentation for XPS
Mon. 8 october 2018; h. 14-16, Room Avogadro	Introduction to optical spectroscopy and interferometry. Measurement of Transmittance of thin films.
Tue. 9 october 2018; h. 14-16, Room Avogadro	Measurement of Reflectance of thin films. Measurements of transmittance and reflectance of thickk samples. Interpretation of interferograms
Wed. 10 october 2018; h. 14-16, Room D	Experimental set-up for white light interferometry experiments Interpretation of interferograms
Mon. 15 october 2018; h. 14-16, Room Avogadro	Introduction to Raman spectroscopy
Tue. 16 october 2018; h. 14-16, Room Avogadro	Experimental set up. cases of study
Wed. 17 october 2018; h. 14-16, Room D	Introduction to the measurements: White light interferometry: measurement of optical thicknesses of a-Si:H thin films XPS: calibration of the instrument and compositional analysis of a solid surface Raman spectroscopy: calibration of the instrument and acquisition/analysis of Raman spectra of different samples Vacuum: measurement of the pumping speed of a primary pump.

 The students are organized in  groups, which will work on 6 workstations 

 Timetable of the laboratory availability 

 

Introduzione alla tecnologia del vuoto
Autore: Bruno FerrarioEdizione: 2. ed. riv. ed ampliata / da Anita Calcatelli
Casa editrice: Bologna : Pàtron, 1999
ISBN: 8855525107

 Le dispense e copia delle slides proiettate a lezione sono disponibili alla voce "materiale didattico".

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Per le esperienze in laboratorio la frequenza è obbligatoria. Al termine dell'attività in laboratorio, gli studenti, suddivisi in gruppi, dovranno consegnare una relazione scritta sull'attività svolta.

LE RELAZIONI DOVRANNO ESSERE CONSEGNATE ENTRO VENERDI'' 30 novembre 2018

DISCUSSIONE DELLE RELAZIONI: 

Calendario da definire a partire da giovedì 6 dicembre 2018