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Oggetto:
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Materiali per l'elettronica con laboratorio

Oggetto:

Materials for electronics with laboratory

Oggetto:

Anno accademico 2017/2018

Codice dell'attività didattica
CHI0025/A
Docente
Prof. Ettore Vittone (Titolare del corso)
Insegnamento integrato
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali-Indirizzo Industriale
Anno
3° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
12
SSD dell'attività didattica
FIS/03 - fisica della materia
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Matematica, Fisica Generale I e II, Chimica Fisica II, Metodologie di Caratterizzazione dei Materiali

Mathematics, General Physics I and II, Physical-Chemistry II, Methods for material characterization
Propedeutico a

Materiali per l'elettronica con Laboratorio, Modulo B

Materials for electronics, Part B
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

  • Sapere descrivere il moto elettronico all'interno dei solidi dal punto di vista classico, semiclassico e quantistico.
  • Padroneggiare le implicazioni della struttura periodica spaziale nei confronti delle onde, sia elettromagnetiche sia elettroniche.
  • Sapersi orientare all'interno di una situazione fisica relativa alle proprietà elettriche, termiche e ottiche nei solidi individuando le osservabili fisiche importanti e il loro ordine di grandezza.

  • Ability to describe transport phenomena in solids, from the classical, semi-classical and quantum point of view 
  • Master the physical models interpreting the effects of the periodic structure of solids on their electronic properties.
  • Ability to manage physical problems relevant to the electronic, thermal and optical properties of solids, identifying prominent physical observables and their order of magnitude. 
Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:

  • Conoscenza adeguata delle nozioni fondamentali per la definizione delle principali caratteristiche ottiche/elettroniche/termiche e strutturali dei materiali solidi.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

  • capacità di applicare la conoscenza dei modelli fondamenti della Fisica dello Stato Solido per comprendere le proprietà elettroniche/ottiche/strutturali e termiche dei materiali

Knowledge and understanding:

  • knowledge of the basic concepts regarding the electronic/optical/thermal and structural characteristics of solid materials

Applying knowledge and understanding:

  • ability to understand and manage fundamental models of Solid State Physics  to understand the electronic/optical/thermal and structural properties of materials.
Oggetto:

Modalità di insegnamento

 6 CFU corrispondenti a 48 h di lezioni frontali. 

6 CFU corresponding to 48 h of lectures

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta ed eventualmente prova orale

tale valutazione è volta a verificare la capacità dello studente a risolvere semplici problemi riguardanti le proprietà ottiche/elettroniche e termiche dei materiali allo stato solido.

La prova scritta consiste in 3 domande su argomenti trattati nel solo modulo A.  Domande simili saranno presentati durante le lezioni, e riportate alla voce materiale didattico (vedi Esercizi). La durata della prova scritta è di 2 ore. Non sarà consentito portare alla prova scritta libri o appunti; saranno disponibili dati essenziali (e.g. costanti fondamentali, tabella periodica degli elementi ed alcune formule fondamentali ) per poter svolgere gli esercizi. 

ESEMPIO DI PROVA SCRITTA

ULTIMA  PROVA SCRITTA

Gli studenti che avranno riportato una valutazione superiore a 17/30, potranno richiedere di sostenere nella stessa sessione d'esame una prova orale che verterà sugli argomenti trattati durante il corso.

La valutazione del modulo A (prova scritta ed eventualmente prova orale) ha una validità di 12 mesi.  

The exam is structured in three parts:

Written Exam:

The exam is aimed to verify the ability of the student to properly solve simple problems regarding the optical/electronic/thermal/structural properties of materials

The exam consists in 3 questions regarding topics of Module A. Similar questions will be presented during the lectures and will be available in the web page. The duration of the exam is 2 hours. Students will not be allowed to use books or notes; synthetic notes (with fundamental constants, periodic table of elements, several fundamental formulas) will be available to support the students in the exam. The written exam  assessment is valid for 12 months.

if the final mark of the written exam is higher than 17/30, students can ask for an oral exam on the topic relevant Part A of this course

EXAMPLE OF WRITTEN EXAM

LAST WRITTEN EXAM

Oggetto:

Attività di supporto

Seminari tematici verranno organizzati durante lo svolgimento del corso. 

01.12.2017- Aula 19, h. 12-13: Dott. Lorenzo Mino: Esperimenti di diffrazione da raggi x con luce di sincrotrone

Seminars will be organized during the course

01.12.2017- Aula 19, h. 12-13: Dr.. Lorenzo Mino: x-ray diffraction experiments with synchrotron light

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Programma

  • La struttura cristallina
  • Diffrazione delle onde e reticolo reciproco
  • Legami nei cristali 
  • Fononi: vibrazioni nei cristalli
  • Fononi: proprietà termiche
  • Gas di elettroni liberi o di Fermi
  • Bande di energia

  • The crystal structure 
  • x-ray diffraction and reciprocal lattice
  • Crystal binding 
  • Phonons: vibrations in crystals
  • Phonons: thermal properties 
  • Free electron gas
  • Energy bands 

Programma dettagliato per l'anno accademico  2017/18

  1. Ven. 17.11.2017, h. 11.00-13.00, Aula 19: Introduzione; Struttura cristallina, ordinamento periodici degli atomi, modelli fondamentali di reticoli;  [1], Cap. 1
  2. Mer. 22.11.2017, h. 9.00-11.00, Aula 19: Struttura cristallina: Strutture cristalline semplici, sc,bcc,fcc,diamante, hcp, indici di Miller.   [1], Cap. 1
  3. Gio. 23.11.2017, h. 9.00-11.00, Aula 19: Struttura cristallina: Strutture cristalline semplici, sc,bcc,fcc,diamante, hcp, indici di Miller.   [1], Cap. 1
  4. Ven. 24.11.2017, h. 11.00-13.00, Aula 19: Piani reticolari, struttura esagonale compatta  [1], Cap. 1. Introduzione alla diffrazione nei cristallli [1], cap.2
  5. Mer. 29.11.2017, h. 09.00-11.00, Aula 19: Analisi di Fourier, vettori del reticolo reciproco, condizioni per la diffrazione [1], cap.2
  6. Gio. 30.11.2017, h. 09.00-11.00, Aula 19: Equazioni di Laue, Reticolo reciproco di reticoli sc, bcc, fcc [1], cap.2
  7. Ven. 01.12.2017, h. 11.00-13.00, Aula 19: Analisi di Fourier della base, fattore di struttura di un reticolo bcc ed fcc [1], cap.2
  8. Mer. 06.12.2017 h. 09.00-11.00, Aula 19: Fattore di struttura di un reticolo di diamante, di NaCl, KCl, fattore di struttura atomico [1], cap.2
  9. Gio. 07.12.2017 h. 11.00-13.00, Aula 19: Legami nei cristalli: Cristalli nei gas nobili, l'interazione d van der Waals-London [1], Cap. 3. Seminario del Dott. Lorenzo Mino "x-ray diffraction with synchrotron light".
  10. Mar. 12.12.2017 h. 11.00-13.00, Aula 19: Legami nei cristalli: Cristalli nei gas nobili, Costanti reticolari all'equilibrio, energia coesiva, Cristalli ionici, Energia elettrostatica o di Madelung. [1], Cap. 3.
  11. Mer. 13.12.2017 h. 11.00-13.00, Aula 19: Legami nei cristalli: Cristalli ionici, Calcolo della costante di Madelung, Cristalli covalenti, Metalli, Legame Idrogeno, Raggi Atomici e ionici. [1], Cap. 3. 
  12. Mar. 14.12.2017 h. 10.00-13.00, Aula 19: Introduzione alla dinamica di una catena monoatomica unidimensionale; modi di vibrazione, prima zona di Brillouin relazione di dispersione; Velocità di gruppo, Limite per lunghezze d'onda elevate; relazione di dispersione; Quantizzazione delle onde elastiche [1], Cap. 4
  13. Lun. 18.12.2017 h. 11.00-13.00, Aula 19:  Dinamica di una catena unidimensionale a base biatomica: modi di vibrazione, branche acustiche ed ottiche; quantizzazione delle onde elastiche; [1], Cap. 4. 
  14. Mer. 20.12.2017 h. 11.00-13.00, Aula 19: Diffusione anelastica da parte di fononi o neutroni: esempi di spettroscopia ottica (Raman-Dispense) e neutronica. Slide 
  15. Lun. 08.01.2018 h. 11.00-13.00, Aula Disegno: Proprietà termiche; capacità termica fononica: Distribuzione di Bose Einstein, Conteggio dei modi normali, Densità degli stati in una dimensione, Densità degli stati in tre dimensioni; [1], Cap. 5.
  16. Mar. 09.01.2018 h. 11.00-13.00, Aula Cannizzaro: Modello di Debye per la capacità termica, La legge T3 di Debye; modello di Einstein. Interazione anarmoniche nei cristalli (Cenni). Conducibilità termica.; [1], Cap. 5.  Slide
  17. Mer. 10.01.2018 h. 11.00-13.00, Aula Diagonale: Conducibilità termica, resistività termica di un gas di fononi; il processo Umklapp; [1] Cap. 5.
  18. Gio 11.01.2018 h. 11.00-1300, Aula Diagonale: Gas di elettroni liberi o di Fermi; livelli energetici in una dimensione; [1], Cap. 6; Dispense
  19. Gio. 11.01.2018 h. 14.00-16.00, Aula Diagonale: Esercizi
  20. Lun. 15.01.2018 h. 11.00-13.00, Aula Analitica: Gas di elettroni liberi in tre dimensioni. Capacità termica di un gas di elettroni. [1], Cap. 6.  
  21. Lun. 15.01.2018 h. 14.00-16.00, Aula Diagonale: Conducibilità elettronica; legge di Ohm; [1] Cap. 6
  22. Mar. 16.01.2018 h. 14.00-16.00, Aula Diagonale: Resistività dei metalli; Moto in un campo magnetico - Effetto Hall; [1] Cap. 6
  23. Mer. 17.01.2018 h. 14,00-16.00, Aula Diagonale: Conducibilità termica dei metalli, Legge di Wiedemann-Franz [1] Cap. 6
  24. Gio. 18.01.2018 h. 09,00-11.00, Aula Cannizzaro: Esercizi

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

[1] Introduzione alla Fisica dello Stato Solido 
Autore: Charles Kittel 
Casa editrice: Casa Editrice Ambrosiana 
ISBN:  978-88-08-18362-0 
Disponibile presso "Piccola Biblioteca di via Quarello"

[2] La fisica di Feynman  
Autore: Richard Feynmann 
Casa editrice: Zanichelli 
Edizione: 2001 
ISBN:  8808138488 
Url:  http://unito-opac.cineca.it/SebinaOpac/Opac?action=search&thNomeDocumento=UTO0192470T

Altri testi 

[3] Solid state physics 
Autore: Neil W. Ashcroft, N. David Mermin 
Casa editrice: Singapore [etc.] : Brooks/Cole ; Thomson Learning XXI, 826 p. ; 24 cm 
ISBN:  0030839939 
Url:  http://unito-opac.cineca.it/SebinaOpac/Opac?action=search&thNomeDocumento=UTO1230707T

 



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Ultimo aggiornamento: 15/01/2018 13:53