Fisica dello Stato Solido II*
III anno, 3° P.D., 4 CFU (docente: E.Vittone)
4h
Materiali semiconduttori:
6h
Statistica dei semiconduttori:
•Struttura cristallina (cenni), legame covalente (cenni)
•Bande energetiche, significato dei diagrammi a bande.
•Elettroni e lacune nei semiconduttori
•Collegamento tra struttura a bande e quantità elettrostatiche.
•Cenni di tecniche di sintesi del silicio (purificazione, metodo Czochralski, float zone)
•Statistica di Fermi-Dirac
•Densità di stati
•Concentrazione dei portatori per materiali intrinseci in condizioni di equilibrio termodinamico
•Legge di azione di massa
•Drogaggio
14 h
Fenomeni di trasporto nei semiconduttori:
8h
Giunzione p-n:
•Trascinamento, mobilità, dipendenza da temperatura, drogaggio e campo elettrico,
•Conducibilità, resistività.
•Diffusione, coefficiente di diffusione, relazione di Einstein.
•Quasi livelli di Fermi, densità di corrente in termini di quasi livelli di Fermi
•Equazioni di continuità;
•Cinetica del processo di ricombinazione: ricombinazione banda-banda, teoria di Shockley-Read-Hall,
ricombinazione superficiale.
•Fotoconducibilità
•Approssimazione di giunzione brusca, profilo di potenziale, campo elettrico e densità di carica;
•Capacità di giunzione
•Caratteristica tensione corrente per un diodo ideale.
•Cenni di tecniche di fabbricazione di giunzioni p-n.
* Il corso è mutuato da Dispositivi Elettronici e Sensori, Laurea Triennale Fisica, 6 CFU
Laboratorio di Fisica dello Stato Solido II
III anno, 3° P.D. , 4 CFU (docente: E.Vittone)
Programma A.A. 2006/2007*
16 h
Lezioni frontali di introduzione alle esperimentazioni:
32 h
•Attività in laboratorio
•Per ogni esperienza 2 CFU (8 h frontali, 16 h di laboratorio).
•Introduzione alla termoluminescenza: principi della tecnica ed apparato sperimentale
•Introduzione alla spettroscopia e interferometria ottica per la caratterizzazione di materiali
semiconduttori; descrizione dell’apparato sperimentale.
•Presentazione del laboratorio ed introduzione agli strumenti di calcolo e analisi dati.
•Gruppi di 5-6 (max) studenti.
•Ogni banco di lavoro è disponibile per ogni gruppo per 16 h per l’acquisizione e l’analisi dei dati.
•Al termine del corso, ogni gruppo dovrà presentare il quaderno di laboratorio con il diario delle
misurazioni e le analisi dei dati
•Valutazione finale = valutazione del quaderno di laboratorio (gruppo) + orale (singolo)
•Esperimentazioni:
•Termoluminescenza (12 h):
•Misurazione della risposta di termoluminescenza in funzione della esposizione a raggi x.
•Analisi della curva di luminescenza per la misura dei livelli di intrappolamento
•Spettroscopia ottica (4 h):
•Calibrazione dello spettrometro
•Curve di trasmittanza/riflettanza di campioni semiconduttori a gap diretta
•Interferometria in luce bianca (16 h):
•Misure di trasmittanza/riflettanza per la determinazione dello spessore ottico di film di
silicio amorfo idrogenato.
*negli anni passati le esperienze erano di spettroscopia fotoacustica, footoconducibilità, XPS,
caratterizzazione I-V di diodi in funzione di T
Situazione attuale
Fisica dello Stato Solido II
Propedeuticità: teoria a bande (coperta da Fisica dello Stato Solido I).
Problemi: difficoltà nella comprensione delle equazioni di continuità ed in
generale delle equazioni differenziali.
Laboratorio di Fisica dello Stato Solido II
Propedeuticità: coperta dai corsi di laboratorio precedenti e da Fisica dello
Stato Solido II.
Problemi: difficoltà nell’analisi statistica dei dati
In Prospettiva
Un unico corso di Fisica dello Stato Solido II (III anno, 2° semestre)
che accorpi gli attuali Fisica dello Stato Solido II e Laboratorio di Fisica dello Stato Solido II
Il nuovo corso avrà 8 CFU di cui
4 CFU (32 h) lezioni frontali sulla fisica dei semiconduttori
2 CFU (16 h) lezioni frontali di introduzione alle tecniche sperimentali
2 CFU (32 h) esercitazioni in laboratorio
Le esercitazioni saranno più strettamente collegate alle lezioni teoriche e potranno riguardare:
•Spettroscopia ottica di semiconduttori
•Spettroscopia fotoconduttiva
•Celle solari
•Misurazione della gap di semiconduttori dalla caratteristica IV di un diodo.
