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MATERIALI E DISPOSITIVI PER L'ELETTRONICA

CODICE 62421
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 6 cfu al 1° anno di 11430 SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI (LM SC.MAT.) - GENOVA
  • 6 cfu al 2° anno di 9017 SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI (LM-53) - GENOVA
  • 6 cfu al 1° anno di 9012 FISICA(LM-17) - GENOVA
  • 6 cfu al 2° anno di 9012 FISICA(LM-17) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/03
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    PROPEDEUTICITA
    Propedeuticità in ingresso
    Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
    • FISICA 9012 (coorte 2021/2022)
    • FISICA DELLA MATERIA 2 61844
    • FISICA TEORICA 61842
    • FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Il corso si propone di indagare e comprendere i meccanismi fisici alla base del funzionamento dei principali dispositivi utilizzati in elettronica e optoelettronica, partendo dalle proprietà dei materiali utilizzati per arrivare ai più recenti sviluppi tecnologici.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Lo studente riceverà gli strumenti necessari a comprendere il funzionamento dei dispositivi elettronici più comuni ragionando in termini di struttura a bande di semiconduttori ed eterostrutture di semiconduttori, e proprietà di trasporto, analizzando il tipo di portatori coinvolti, le loro equazioni del moto e le loro proprietà. Esaminerà e sarà in grado di valutare i limiti fisici degli attuali dispositivi sia in termini di tecnologia utilizzata per la realizzazione sia in termini di materiali impiegati. Sarà inoltre capace di  valutare criticamente vantaggi e svantaggi delle nuove tecnologie proposte per garantire un incremento prestazionale simile a quello registrato nel recente passato (legge di Moore).

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezioni frontali alla lavagna con supporto presentazioni powerpoint

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Semiconduttori: Richiami a struttura a bande, proprietà elettroniche e di trasporto.

    Giunzioni: Crescita e fabbricazione delle eterostrutture - Allineamento delle bande e stati elettronici - Diffusione e ricombinazione – Trasporto - Gas elettronici a dimensionalità ridotta.

    Dispositivi elettronici e optoelettronici: Diodi - Transistor bipolare a giunzione (BJT) - Transistor ad effetto di campo (JFET e MOSFET) - Tecnologia CMOS- LED – Fotorivelatori – Celle fotovoltaiche (cenni) - Laser a semiconduttore - Laser a pozzi quantici e laser a cascata quantica.

    Sviluppi futuri dell’elettronica e optoelettronica: Nuovi materiali bidimensionali (grafene, xeni) - Spintronica

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Le dispense del corso sono rese disponibili su aulaweb subito dopo ogni lezione.

    Testi consigliati:

    - Struttura a bande e semiconduttori omogenei:

    Kittel   “Introduction to solid state physics”

    Brennan  “ The physics of semiconductors”

    - Dispositivi:

    Sze  “ Physics of semiconductor devices ”

    Pulfrey and Tarr   “Introduction to microelectronic devices”

    Streetman-Banerjee  “Solid state electronic devices”

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    DANIELE MARRE' (Presidente)

    CORRADO BORAGNO

    ILARIA PALLECCHI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    INIZIO LEZIONI

    Il corso si svolge nel primo semestre

    Di norma nell'ultima settimana di settembre

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L'esame è orale e consiste nella discussione di una tesina su un argomento concordato tra docente e studente e in due o più domande sulla parte di corso non coperta dalla tesina.

    La tesina prevede la stesura di un elaborato di max 10 pagine da consegnare almeno 3 giorni prima dell'orale ed è focalizzata di norma su recenti sviluppi di materiali o tecnologie per l'elettronica.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    L'esame orale, condotto dal docente responsabile e dal codocente o da un altro esperto della materia, ha una durata che varia tra circa 30 e circa 40 minuti.  E’ articolato sulla discussione di una tesina su un argomento concordato tra studente e uno dei docenti oltre ad un numero prefissato di domande (di norma due) che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione e la capacità di sintesi dello studente.

    Con queste modalità la commissione è in grado di 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.