Vai al contenuto principale
Coronavirus: aggiornamenti per la comunità universitaria / Coronavirus: updates for UniTo Community
Oggetto:
Oggetto:

Materiali per l'elettronica con laboratorio

Oggetto:

Materials for electronics with laboratory

Oggetto:

Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
CHI0025/A
Docenti
Prof. Ettore Vittone (Titolare del corso)
Prof. Jacopo Forneris (Titolare del corso)
Insegnamento integrato
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
3° anno
Periodo didattico
Primo semestre
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.

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati

  • 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

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento attesi invariati

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 40 h di lezioni frontali e 12 h di esercitazioni in aula 

6 CFU corresponding to 40 h of lectures and 12 h of exercizes.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DURANTE IL PERIODO DI EMERGENZA SANITARIA, LE MODALITA' D'ESAME DEL MODULO A AVVERRANNO IN MODALITA' TELEMATICA, IL DECRETO RETTORALE n.1097/2020

LE ISTRUZIONI OPERATIVE SONO RIPORTATE NEL SEGUENTE LINK:

MODULO A 

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 potranno essere organizzati durante lo svolgimento del corso. 

14.11.2019, h. 14.00 Aula D Dipartimento di Fisica, via P. Giuria 1

Dott. Nello Li Pira, Centro Ricerche FIAT

"Sustainable Materials for Future Mobility CRF- UNITO"

Seminars can be organized during the course

14.11.2019, h. 14.00 Room D Physics Dept., via P. Giuria 1

Dott. Nello Li Pira, Centro Ricerche FIAT

"Sustainable Materials for Future Mobility CRF- UNITO"

Oggetto:

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

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma invariato

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

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma invariato

Programma dettagliato per l'anno accademico  2019/20

  1. Lezione I; Mer. 13.11.2018, h. 09.00-11.00, Aula 19: Introduzione; Struttura cristallina, ordinamento periodici degli atomi, modelli fondamentali di reticoli;  [1], Cap. 1
  2. Lezione II; Lun. 18.11.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Struttura cristallina: Strutture cristalline semplici, sc,bcc,fcc,diamante, hcp, indici di Miller, piani reticolari.   [1], Cap. 1, Slides
  3. Lezione III; Gio. 21.11.2019, h. 9.00-11.00, Aula 19: Piani reticolari, struttura esagonale compatta  [1], Cap. 1. Introduzione alla diffrazione nei cristallli [1], cap.2
  4. Lezione IV; Lun. 25.11.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Diffrazione delle onde e reticolo reciproco [1], cap.2
  5. Lezione V; Mer. 27.11.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Diffrazione delle onde e reticolo reciproco [1], cap.2
  6. Lezione VI; Gio. 28.11.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19: Diffrazione delle onde e reticolo reciproco [1], cap.2
  7. Lezione VII; Ven. 29.11.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19: Diffrazione delle onde e reticolo reciproco [1], cap.2, Slides
  8. Esercitazione I; Lun. 02.12.2019 h. 09.00-11.00, Aula 19: Struttura cristallina e diffrazione delle onde. Es. 1.1, 1.2, 1.4, 1.5; 2.1, fattore di struttura atomico, 2.3, 2.5  Frazione atomica di impacchettamento, 
  9. Lezione VIII; Mar. 03.12.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Legami nei cristalli: Cristalli nei gas nobili, l'interazione d van der Waals-London [1], Cap. 3
  10. Lezione IX; Gio. 05.12.2019, h. 09.00-11.00, 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. Lezione XI; Ven. 06.12.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Legame covalente, metalli, legame idrogeno, raggi ionici e atomici. [1], Cap. 3.
  12. Lezione XII; Lun. 09.12.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  VIbrazioni nei Cristalli. Catena monoatomica unidimensionale. Relazione di dispersione. Prima zona di Brillouin, Velocità di gruppo. Limite per grandi lunghezze d'onda. [1], Cap. 4.
  13. Lezione XIII; Mar. 10.12.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Vibrazioni nei Cristalli. Due atomi per base primitiva. [1], Cap. 4.
  14. Lezione XIV; Mer. 11.12.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Vibrazioni nei Cristalli. Quantizzazione delle vibrazioni. Fononi. Scattering anelastico con neutroni (cenni). [1], Cap. 4.
  15. Lezione XIV; Gio. 12.12.2019, h. 09.00-11.00, Aula 19:  Vibrazioni nei Cristalli Scattering Raman.  Slides. Introduzione alle proprietà termiche dei solidi. Statistica di Bose-Einstein; Distribuzione di Planck [1] Cap.4.
  16. Esercitazione II; ; Mar. 17.12.2019, h. 14.00-16.00, Aula D Dip Fisica: Struttura cristallina e diffrazione delle onde: Es. 1.7; 2.4. Legami nei cristalli e costanti elastiche: 3.1, 3.2, 3.8.
  17. Esercitazione III; ; Mer. 18.12.2019, h. 14.00-16.00, Aula D Dip Fisica:  Vibrazioni nei cristalli: Es. 4.1, 4.3, 4.4; 4.2; 4.5, 4.6.
  18. Lezione XV; Mar. 07.01.2020, h. 11.00-13.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica: 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.4. Slides
  19. Lezione XVI; Mer. 08.01.2020, h. 11.00-13.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica: Modello di Debye per la capacità termica, La legge T3 di Debye; modello di Einstein [1] Cap.4.
  20. Lezione XVII; Gio. 09.01.2020, h. 11.00-13.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica:  Interazioni anarmoniche; dilatazione termica. Conducibilità termica, resistività termica di un gas di fononi; Slides [1] Cap.4. Distribuzione di Fermi Dirac [1] Cap.6.
  21. Lezione XVIII; Ven. 10.01.2020, h. 11.00-13.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica: Gas di elettroni liberi o di Fermi; livelli energetici in una dimensione;  [1] Cap.6. Dispense.
  22. Lezione XIX; Lun. 13.01.2020, h. 11.00-13.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica: Gas di elettroni liberi in tre dimensioni. Capacità termica di un gas di elettroni; derivazione qualitativa.  [1] Cap.6.
  23. Esercitazione IV; Lun. 13.01.2020, h. 14.00-16.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica:  Proprietà termiche dei cristalli: Es. 4.7, 5.1, 5.2, 5.4, 5.5, 5.6.
  24. Lezione XX; Mar. 14.01.2020, h. 14.00-16.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica:  Conducibilità e Resistività elettronica; legge di Ohm; [1] Cap.6.
  25. Esercitazione V; Mer. 15.01.2020, h. 14.00-16.00, Aula Diagonale-Dip.Chimica:  Gas di Fermi: Es. 6.2, 6.1, 6.3, 6.4, 6.6.
  26. Esercitazione VI; Mer. 16.01.2020, h. 14.00-16.00,  Prove di esame: 7/19 es. 2,3; 6/18 es. 2, 3; 5/19 es. 2.  

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

 



Oggetto:

Orario lezioni

Lezioni: dal 13/11/2019 al 17/01/2020

Oggetto:
Ultimo aggiornamento: 07/04/2020 07:39