FISICA DEI DIELETTRICI - Dipartimento di Scienza dei Materiali
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FISICA DEI DIELETTRICI – 6 cfu-II sem A. Paleari Tel. 02/64485164 e-mail: [email protected] Programma: il corso si propone di fornire le basi per comprendere l’origine delle proprietà funzionali che si manifestano quando la risposta del materiale ai campi elettromagnetici non coinvolge in maniera determinante fenomeni di conduzione di portatori di carica liberi. Si intende pertanto introdurre gli elementi necessari per analizzare quei fenomeni di polarizzazione che, a seconda dell’intervallo di frequenze considerato e con modalità legate strettamente alla struttura di aggregazione del materiale, danno luogo alla vasta gamma di funzionalità dei dielettrici utilizzate nei campi delle comunicazioni in fibra ottica, della microelettronica, dell’ottica integrata, della sensoristica, dell’optoelettronica e dei dispositivi ottici non lineari. Gli argomenti trattati si inseriscono nelle seguenti tematiche: RICHIAMI Risposta dielettrica in assenza di eccitazioni polarizzazione, conduzione ac, conduzione per hopping Eccitazioni elementari nei dielettrici in funzione della frequenza risposta complessa, lineare e non lineare VETRI E CRISTALLI: IL RUOLO DELLA STRUTTURA NELLA RISPOSTA DIELETTRICA Materiali amorfi Descrizione del disordine e regole di ordinamento ordine spaziale e disordine cellulare, ordine chimico e disordine topologico Commenti sulla relazione tra disordine e entropia nei materiali Quantificazione del disordine tramite parametri d’ordine a lungo e a corto raggio Altri esempi di descrizioni del disordine: modello di Bernal, i poliedri di Voronoi Il modello di Continuous Random Network per amorfi a bassa coordinazione La statistica degli anelli di coordinazione – la funzione di distribuzione radiale Effetti del disordine sulla risposta dielettrica caratteristiche di universalità in assenza di eccitazioni ruolo dei fenomeni percolativi nei processi di hopping Effetti del disordine sulle proprietà ottiche Analisi della coda di Urbach – contributi statici e dinamici al gap ottico Effetti sulle transizioni tra stati localizzati Transizioni ottiche in difetti di punto e ioni otticamente attivi Effetti spettroscopici della distribuzione disomogenea dei parametri Accoppiamento elettrone-fonone - fattore di Huang-Rhys Effetti di campo cristallino - diagrammi di Tanabe-Sugano - L’approccio di Judd-Ofelt Materiali cristallini Ruolo della simmetria nei fenomeni di polarizzazione Noncentrosimmetricità:cristalli piezoelettrici, piroelettrici e ferroelettrici Modello anarmonico della risposta di polarizzazione in un dielettrico Nonlinearità del secondo ordine – generazione di seconda armonica - Maker fringes Nonlinearità del terzo ordine – dispersione e dissipazione non lineare DIELETTRICI NANOSTRUTTURATI Nanocristalli in vetri – processi di energy transfer e fenomeni di trasporto Processi di funzionalizzazione: fotorefrattività in vetroceramici Nonlinearità in dielettrici non cristallini – thermal e laser poling APPLICAZIONI OTTICHE DEI DIELETTRICI Fibre ottiche e guide d’onda passive e attive Dispositivi emettitori di luce - strategie di ottimizzazione Optolettronica: modulatori e interruttori ottici Materiali per laser e per generazione d’armoniche Libri di testo: - J. Garcia Solé, L.E. Bausà e D. Jaque, "Optical spectroscopy of Inorganic Solids", Wiley - materiale bibliografico fornito dal docente Modalità esame: prova orale
