denominazione: Fisica dello Stato Solido CFU: 6 tipo attività formativa: integrativa settore scientifico disciplinare: FIS/01 anno di corso: primo semestre: primo docente: Giacomo Messina

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica LM-29

Lo scopo del corso è introdurre i concetti fisici necessari acomprendere i meccanismi alla base del funzionamento degliattualidispositiviasemiconduttoreelelorolimitazioni.

Quantizzazione energia

Niels Bohr Nobel 1922

),(),()(2

22

trt

itrrUm

Ψ∂

∂=Ψ⋅⎥

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⎤⎢⎣

⎡+∇− !

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Erwin Schroedinger Nobel 1933

Nella prima parte del corso vengono introdotti i principi di basedellameccanicaquantistica……..

3

14Si:1s22s22p63s23p2

Bandadivalenza

Bandadiconduzione

Bandaproibita

eapplicatiallostudiodellebandedienergianeisolidi

LivellodiFermi

concentrazionideiportatori

DistribuzionediFermi-Dirac

Elettrostaticadellagiunzionemetallo-semiconduttore(diodoSchottky)

a) diagramma a bande ideale per una barriera Schottky (energia in funzione della distanza)

b) distribuzione di carica in funzione della distanza

c) Campo elettrico in funzione della distanza

Verranno inoltre studiate le proprietà ottiche dei semiconduttori e il legame con la struttura a bande del cristallo, fondamentali per comprendere il funzionamento dei principali dispositivi optoelettronici.

Si:Eg=1.12eVGaAs:Eg=1.42eV

fotone

fonone

fotone

semiconduttoreagapdiretta(forteinterazioneconlaluce)

semiconduttoreagapindiretta(deboleinterazioneconlaluce)

Principi dei LASER

Diodo laser LED

Struttura di base di una giunzione laser (cavità Fabry-Perot)

Un occhio particolare alla fisica delle nanostrutture

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cella cristallina cubica a corpo centrato (bcc)

cubo macroscopico

Nanostrutture: proprietà fisiche completamente differenti

29 dicembre 1959 - Feynman tiene un famoso discorso al CALTECH

‘‘There’sPlentyofRoomattheBottom’’

nanofotonica……

Richard Feynman

22

2

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microscopio elettronico DIIES