CODICE 61844 ANNO ACCADEMICO 2024/2025 CFU 6 cfu anno 1 FISICA 9012 (LM-17) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/03 LINGUA Italiano SEDE GENOVA PERIODO 1° Semestre MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE Questo insegnamento offre una panoramica delle proprietà elettroniche nei solidi, fornendone i principali fondamenti. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI Questo insegnamento si propone di fornire i fondamenti della fisica dei solidi, con particolare attenzione alle proprietà elettroniche. L’obiettivo principale è quello di spiegare la dinamica degli elettroni all’interno dei solidi cristallini con particolare enfasi ai semiconduttori. Verranno inoltre spiegate le principali proprietà magnetiche dei solidi, tra cui il ferromagnetismo. Infine si getteranno le basi teoriche per una comprensione del comportamento dei superconduttori e delle loro proprietà di trasporto OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO L’obiettivo formativo di questo insegnamento è spiegare la dinamica degli elettroni all’interno dei solidi cristallini con particolare enfasi ai semiconduttori, ai materiali magnetici e ai superconduttori. Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le competenze necessarie a comprendere le proprietà degli elettroni nei solidi. In particolare avrà acquisito le basi per comprendere i comportamenti dei semiconduttori, del magnetismo e della superconduttività. MODALITA' DIDATTICHE Corso frontale svolto alla lavagna con qualche supporto di slides per dati sperimentali. PROGRAMMA/CONTENUTO Bande elettroniche nei cristalli Richiami ai reticoli di Bravais e al reticolo reciproco. Scale dinamiche degli elettroni nei solidi. Teorema di Bloch: bande e gap di energia. Esempio di modello a legame forte. Occupazione delle bande: metalli e isolanti. Esempi (sistemi 3D, grafene). Proprietà dinamiche e di trasporto Moto semiclassico: pacchetto di Bloch, velocità di gruppo e massa efficace. Dinamica in presenza di campi esterni. Processi di scattering e conducibilità elettrica. Semiconduttori Semiconduttori a gap diretto o indiretto, transizioni ottiche interbanda. Concetto di lacuna. Statistica dei portatori all’equilibrio termodinamico. Legge di azione delle masse e concentrazione dei portatori per semiconduttori non drogati. Drogaggio nei semiconduttori, modello a idrogenoide, concentrazioni dei portatori. Proprietà di trasporto: corrente di deriva e di diffusione, processi di ricombinazione e generazione. Applicazioni tecnologiche: giunzione pn, eterogiunzioni, LED. Magnetismo Introduzione alle proprietà magnetiche. Comportamenti magnetici di singoli atomi: termini diamagnetici e paramagnetici. Suscettività magnetica di atomi paramagnetici, legge di Curie. Ferromagnetismo: modello fenomenologico di Weiss, interazione di scambio, Hamiltoniana di Heisenberg. Campo medio e identificazione del campo efficace di Weiss. Superconduttività Aspetti fenomenologici: proprietà elettriche, termodinamiche e magnetiche. Effetto Meissner e modello fenomenologico di London. Origine dell’interazione attrattiva tra elettroni, coppia di Cooper e stima dell’energia di legame. Teoria fenomenologica di Ginzburg Landau per la descrizione della transizione alla fase superconduttiva. Teoria microscopica BCS: condensato di coppie, stato fondamentale ed eccitazioni. Processi di tunneling in superconduttori, effetto Josephson. TESTI/BIBLIOGRAFIA *G. Grosso and G. Pastori-Parravicini "Solid State Physics", Academic Press (2014). * H.Ibach and H Luth "Solid-State Physics, IV Edition, Springer (2009). * N. Ashcroft and N. Mermin "Solid State Physics, Saunders College Publishing (1976). * C. Kittel "Introduzione alla Fisica dello Stato Solido", Casa Editrice Ambrosiana (2008). DOCENTI E COMMISSIONI MAURA SASSETTI Ricevimento: I ricevimenti vengono concordati con gli studenti su appuntamento e alla fine della lezione. Commissione d'esame MAURA SASSETTI (Presidente) DARIO FERRARO FABIO CAVALIERE (Presidente Supplente) LEZIONI INIZIO LEZIONI Dal 23 settembre 2024 secondo l'orario riportato qui Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy ESAMI MODALITA' D'ESAME Esame scritto e orale. Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni. MODALITA' DI ACCERTAMENTO Durante l'anno vengono date delle esercitazioni per accertare periodicamente l'apprendimento degli studenti. La prova scritta di esame è organizzata con problemi sul programma di esame. Ogni problema ha più domande con un difficoltà graduate che permetta al docente di effettuare un accertamento del grado di raggiungimento degli obiettivi formativi. Ad ogni domanda di ciascun problema è associato un punteggio che tiene anche conto della difficoltà del tema d'esame. E' così possibile associare in modo preciso il punteggio totale acquisito. 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 30 minuti. E’ articolato su un numero prefissato di domande 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 autonomia. Della parte di esame scritto e di quella orale vengono fatte delle medie pesate. La Commissione decide preventivamente e uniformemente per tutte le sessioni di esame, quale peso relativo dare alle due prove. 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. Calendario appelli Data appello Orario Luogo Tipologia Note 14/01/2025 08:30 GENOVA Scritto 05/02/2025 08:30 GENOVA Scritto 10/06/2025 08:30 GENOVA Scritto 08/07/2025 08:30 GENOVA Scritto 12/09/2025 08:30 GENOVA Scritto ALTRE INFORMAZIONI Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: FISICA 9012 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare: • la denominazione dell’insegnamento • la data dell'appello • il cognome, nome e numero di matricola dello studente • gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti. Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti. Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche. Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici Agenda 2030 Istruzione di qualità Parità di genere