Nanostrutture di semiconduttori

Corso di Studio:
Laurea magistrale in Scienze fisiche
Docenti:
Dario Gerace
Anno accademico:
2016/2017 (Altri: 2015/2016 2014/2015 2013/2014)
Lingua di insegnamento:
Italiano / english friendly
Codice corso:
500642
Settore scientifico/disciplinare:
FIS/03
Crediti formativi:
6
Ore di lezione:
48

Obiettivi

Apprendimento dei concetti e fenomeni di base relativi alle nanostrutture di semiconduttori per il confinamento quantico di elettroni e lacune.

Prerequisiti

Nozioni di fisica quantistica, elettromagnetismo, ottica, fisica dei solidi. Il corso, che si svolge nel secondo semestre, richiede preferibilmente la frequenza di ‘Fisica dello Stato Solido I’ come corso propedeutico.

Programma

Vengono trattate le nanostrutture di semiconduttore, ossia i sistemi a bassa dimensionalità che danno origine a fenomeni di confinamento quantico in una, due o tre dimensioni per gli elettroni (e le lacune). Saranno trattati i seguenti argomenti: Richiamo sui concetti base della fisica dei semiconduttori. Calcoli a principi primi e discontinuità di banda. Eterostrutture, metodo della funzione inviluppo. Sistemi bidimensionali: buche quantiche, superreticoli, etero-interfacce. Assorbimento ed emissione, transizioni interbanda e intersubbanda in buche quantiche, laser a semiconduttore. Eccitoni e polaritoni confinati. Tunneling e resistività differenziale negativa, diodo a effetto tunnel, doppia barriera. Effetti di campi elettrici e magnetici. Effetto Hall quantistico, intero e frazionario. Sistemi mono- e zero-dimensionali: quantum wires e quantum dots, livelli elettronici, proprietà di trasporto e proprietà ottiche, effetti di correlazione. Cenni ai sistemi a confinamento fotonico (microcavità di semiconduttore e cristalli fotonici).

Bibliografia

L.C. Andreani, Dispense del corso (1998/1999).
P.Y. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors: Physics and Material Properties, 3rd edition (Springer, 2005). ).
J.H. Davies, The Physics of Low-dimensional Semiconductors: An Introduction (Cambridge University Press, 1998).

Modalità di esame

Esame orale. Per la prova di esame si raccomanda di focalizzarsi sugli aspetti fisici degli argomenti trattati (andamenti qualitativi, grafici, metodi per misurare le varie proprietà…) piuttosto che sullo studio dettagliato delle derivazioni matematiche.