CODICE 66800 ANNO ACCADEMICO 2018/2019 CFU 6 cfu anno 2 FISICA 9012 (LM-17) - GENOVA 6 cfu anno 1 FISICA 9012 (LM-17) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/03 LINGUA Italiano SEDE GENOVA PERIODO 2° Semestre PROPEDEUTICITA Propedeuticità in ingresso Per sostenere l'esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami: FISICA 9012 (coorte 2018/2019) FISICA DELLA MATERIA 2 61844 2018 FISICA TEORICA 61842 2018 METODI MATEMATICI DELLA FISICA 2 61843 2018 FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847 2018 FISICA 9012 (coorte 2017/2018) FISICA DELLA MATERIA 2 61844 2017 FISICA TEORICA 61842 2017 METODI MATEMATICI DELLA FISICA 2 61843 2017 FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847 2017 MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE Il corso fornisce una base teorica per comprendere le molteplici proprietà di trasporto presenti nei sistemi quantistici e nei nanodispositivi. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI Il corso fornisce una base teorica per comprendere le proprietà di trasporto presenti nei nanodispositivi. Obiettivo principale è fornire un quadro esaustivo della fisica dei sistemi mesoscopici, evidenziando aspetti quantistici quali l'interferenza e la quantizzazione. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO L'obiettivo principale è quello di fornire le basi per comprendere la fisica dei sistemi quantistici fuori equilibrio evidenziando aspetti quantistici fondamentali quali la coerenza, la dissipazione, l'interferenza e la quantizzazione. Particolare attenzione verra' posta per l'analisi di risultati sperimentali e la relativa spiegazione teorica. MODALITA' DIDATTICHE Lezioni frontali alla lavagna in cui vengono direttamente spiegate ed eventualemente calcolate le proprietà trattate. Ci si avvalerà anche di presentazioni con slides soprattuto per quanto riguarda gli aspetti di misure sperimentali associate ai fenomeni fisica trattati. PROGRAMMA/CONTENUTO Nella prima parte del corso si presentano alcuni aspetti di carattere più generale relativi alla trattazione teorica di fenomeni fuori equilibrio. Nella seconda parte vengono illustrati molteplici aspetti strettamente legati ai sistemi a dimensionalità ridotta con particolare riferimento alle proprieta' di trasporto in nanodispositivi. - Teoria della risposta lineare e funzioni di Green. Evoluzione temporale della matrice denità fuori equilibrio. Esempi - Processi di scattering nei solidi, lunghezze di scala nel regime mesoscopico trasporto ballistico e diffusivo. - Eterostrutture a semiconduttore. Creazione del gas elettronico bidimensionale. Isolanti topologici. - Fili quantici e punti di contatto: aspetti tecnologici e descrizione teorica. o Quantizzazione della conduttanza in fili quantici. Conduttanza a due e quattro terminali e relative misure. Formula di Landauer per trasporto in presenza di barriere di potenziale. - Effetto Aharonov-Bohm e relativi esperimenti su nano-anelli. - Nanotubi di carbonio: proprieta' elettroniche, misure sperimentali di trasporto. - Effetto Hall quantistico intero: aspetti classici, descrizione quantistica, livelli di Landau. o Allargamento delle bande in presenza di disordine, spiegazione dei plateaux nella resitenza. o Stati di bordo nell'effetto Hall intero o Cenni all'effetto Hall frazionario e alle statistiche frazionarie - Quantum dots: aspetti tecnologici e descrizione teorica. o Equazioni maestre per il trasporto in regime fuori equilibrio e rate di tunneling. o Proprietà di trasporto e transistor a singolo elettrone. - Isolanti Topologici: aspetti fenomenologici e proprietà di trasporto con riferimento alla spintronica. TESTI/BIBLIOGRAFIA LIBRI CONSIGLIATI COME SUPPORTO PER LE DIVERSE PARTI DEL CORSO * H. Bruus, K. Flensberg, "Many-body Quantum Theory in Condensed Matter Physics" Oxford University Press (2004). * G.F. Giuliani, G. Vignale. "Quantum theory of the electron liquid"". Cambridge University Press (2005). * Y.V. Nazarov, Y.M. Blanter. "Quantum Transport. Introduction to Nanoscience". Cambridge University Press (2009). * T. Ihn. "Semiconductor Nanostructures" Oxford University Press (2010). * J.H. Davies, "The Physics of low-dimensional semiconductors", Cambridge Press (1998). DOCENTI E COMMISSIONI MAURA SASSETTI Ricevimento: I ricevimenti vengono concordati con gli studenti su appuntamento e alla fine della lezione DARIO FERRARO Commissione d'esame MAURA SASSETTI (Presidente) FABIO CAVALIERE DARIO FERRARO NICODEMO MAGNOLI LEZIONI Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy ESAMI MODALITA' D'ESAME La prova di esame consiste solo in una prova orale. MODALITA' DI ACCERTAMENTO L'esame orale è sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia (di solito un docente di ruolo) ed ha una durata di circa 40 minuti. E’ articolato su una parte predefinita e sviluppata dallo studente e da ulteriori domande che vertono su tutto il programma d’esame. Cio' consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione, autonomia e chirezza logica nell'esposizione. Con queste modalità, e vista l'esperienza pluriennale di esami nella disciplina da parte dei docenti della Commissione d'esame, è possibile verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare.
