Lezione | Data | Argomento |
1-8 | 29.09-22.10 | Introduzione ai semiconduttori |
L.01 (pdf) | 29.09.04 | Introduzione; proprietà dei semiconduttori; struttura cristallina, indici di Miller; modello a legame, modello a bande. |
L.02 (pdf) | 01.10.04 | Modello a bande; energia, massa efficace per elettroni e lacune; densità degli stati, funzione di Fermi; concentrazione dei portatori in semiconduttori intrinseci all'equilibrio. |
L.03 (pdf) | 06.10.04 | Semiconduttori estrinseci; donatori e accettori; concentrazione dei portatori di carica per semiconduttori estrinseci all'equilibrio; livello di Fermi intrinseco ed estrinseco, dipendenza dalla temperatura |
L.04 (pdf) | 08.10.04 | Deriva dei portatori di carica in un campo elettrico esterno; diagrammi a bande; velocità di deriva, densità di corrente, mobilità, resistività. |
L.05 (pdf) | 13.10.04 | Diffusione di portatori di carica; campo "built-in"; relazione di Einstein; iniezione di portatori di carica; processi di generazione e ricombinazione. |
L.06 (pdf) | 15.10.04 | Esempi di deriva e diffusione. Equazioni di continuità; caso particolare dei portatori di minoranza con iniezione di basso livello; vite medie dei portatori di minoranza. |
L.07 (pdf) | 20.10.04 | Esempi di generazione e ricombinazione: diretta, indiretta, di superficie; integrazione analitica dell'equazione di continuità in casi semplici. (in parte: esercitazione alla lavagna, dopo lettura dello Sze) |
L.08 (pdf) | 22.10.04 | Esempi di uso dell'equazione di continuità: iniezione di portatori in prossimità della superficie con diffusione stazionaria nel "bulk", iniezione nel "bulk" con ricombinazione alla superficie; esperimento di Haynes-Shockley. (in parte: calcoli alla lavagna, dopo lettura dello Sze) |
L.09 (pdf) | 27.10.04 | Sommario su continuita`, generazione, ricombinazione; effetti di campi elettrici elevati (saturazione della velocità di deriva, moltiplicazione dei portatori) |
10-17 | 5.11-1.12.04 | Introduzione alla Meccanica Quantistica |
L.10 (pdf) | 05.11.04 | Richiami sulle onde elettromagnetiche: dalle equazioni di Maxwell all'equazione d'onda per campi elettrici e magnetici; onde armoniche, velocita` di fase, velocita` della luce; pacchetti d'onda, velocita` di gruppo. |
L.11 (pdf) | 10.11.04 | Nascita della meccanica quantistica, cronologia. Crisi della fisica classica. Onde (e.m.) come particelle: effetto fotoelettrico, effetto Compton, radiazione di corpo nero. Particelle come onde: ipotesi di DeBroglie, diffrazione di elettroni su cristalli, diffrazione di elettroni da una doppia fenditura. |
L.12 (pdf) | 12.11.04 | Spettroscopia di emissione ed assorbimento dell'idrogeno. Modello di Bohr dell'atomo di idrogeno; possibili estensioni ad altri sistemi. Principio di Corrispondenza. |
L.13 (pdf) | 17.11.04 | Postulati della meccanica ondulatoria per una particella sottoposta a forze descritte da un potenziale. Equazione di Schrodinger dipendente dal tempo ed indipendente dal tempo. Esempi di normalizzazione di una funzione d'onda e di calcolo di valori di aspettazione per variabili dinamiche. Limitazioni della meccanica ondulatoria. |
L.14 (pdf) | 19.11.04 | Soluzioni tipo onda piana per una particella libera. Particella confinata in una buca di potenziale infinita. |
L.15 (pdf) | 24.11.04 | Approfondimenti: significato di autovalori e autofunzioni di una variabile dinamica. Problemi della soluzione tipo onda piana per una particella libera:costruzione di pacchetti d'onda. Velocita` di fase e velocita` di gruppo. Relazioni di indeterminazione. |
L.16 (pdf) | 26.11.04 | Esempi di pacchetti d'onda. Buca di potenziale finita. |
L.17 (pdf) | 01.12.04 | Buca e barriera di potenziale finite: soluzioni "libere" e "legate". Coefficienti di riflessione e trasmissione. Effetto tunnel. Elettroni in un potenziale periodico. Teorema di Bloch, modello di Kronig-Penney. |
18-21 | 1.12-15.12.04 | Semiconduttori: approfondimenti |
L.18 (pdf) | 01.12.04 | Dal modello di Kronig-Penney alla teoria delle bande; relazioni di dispersione e massa efficace in 1-d. Zone di Brillouin. Portatori di carica rivisitati in teoria delle bande. Elettroni e lacune. Generalizzazione in 3 dimensioni: zone di Brillouin, superfici di energia costante, massa efficace tensoriale. |
L.19 (pdf) | 10.12.04 | Rapida sintesi di: atomo d'idrogeno, momento angolare,spin; particelle identiche, simmetria di scambio, principio di Pauli, energia di Fermi, tabella periodica degli elementi. Poi: equilibrio termico: densita` degli stati, funzione di Fermi. |
L.20,21 (pdf) | 15.12.04 | Elettroni in cristalli ideali, (E-k, massa efficace, corrente elettrica). Elettroni in cristalli "reali": processi di scattering, su difetti reticolari e su fononi. Equazione di trasporto di Boltzmann, approssimazione del rilassamento. Conduzione nei cristalli e nei semiconduttori. Equazione di continuita` per la densita` di corrente elettrica (drift-diffusione). |
1-21 | 29.09.04-15.12.04 | Esercizi |
esercizi (pdf) | 15.12.04 | Raccolta degli esercizi di fine capitolo. |