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prossima data di esame: martedì 03.04.2012 ore 10:30 - Stanza 2Ma27 (M.S. Angelo)


  • inizio del corso: lunedì 18 Ottobre 2010
  • Cambio orario lunedi' 13/12/2010: aula D2 - M.S. Angelo 8:30-11:00 - segue lezione di CFM
  • Cambio orario e aula lezione del lunedi': aula D2 - M.S. Angelo 10:30-13:30
  • Cambio orario e aula lezione del giovedi': aula COB1 - M.S. Angelo 9:00-11:00


  • 01.12.2009 : consegna Esercitazione 3 (download)

[++'''Ultimo aggiornamento (04 Settembre 2009): lezioni, materiale aggiuntivo relativo al corso, programma del corso'''++]


Programma del corso

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Per richieste di chiarimenti, concordare le date di esami o per possibili argomenti di tesi di laurea potete contattarmi telefonicamente o per e-mail ai recapiti indicati nella Home Page.


Descrizione del corso

Questo corso fornirà gli elementi di base per la comprensione delle proprietà strutturali ed elettroniche dei materiali cristallini. Verranno affrontate, in particolare, le seguenti tematiche:

  • struttura di un cristallo all'equilibrio e sua determinazione sperimentale
  • la dinamica del reticolo cristallino: vibrazioni reticolari, fononi e proprietà termiche
  • gas di elettroni liberi: il modello di Drude per il calcolo della conducibilita' elettrica e della funzione dielettrica di un metallo
  • metalli, semiconduttori ed isolanti: la struttura a bande, i metodi per il calcolo di essa, la sua relazione con le proprieta' del cristallo
  • semiconduttori: materiali intrinseci, impurezze, giunzione p-n

Il programma definitivo del corso sara' disponibile su questo sito intorno alla metà di Gennaio 2011.

Durante il corso, sono previste delle esercitazioni di verifica.

Lezioni

  • Lezione 1 - 18 Ottobre 2010
    Introduzione al corso. Metallicita', elettronegativita, massa e dimensione atomiche nella tavola periodica. Relazione fra le proprieta' atomiche e le proprieta' dei cristalli. Forze di coesione nei cristalli. Impacchettamento degli atomi.
  • Lezione 2 - 22 Ottobre 2010
    Reticoli di Bravais: definizione e proprieta'. Cella unitaria primitiva e convenzionale. Classificazione dei reticoli di Bravais bi- e tri-dimensionali. Base.
  • Lezione 3 - 25 Ottobre 2010
    Simmetrie di un reticolo. Piani cristallini. Strutture ad impacchettamento compatto. Numero di coordinazione e frazione di impacchettamento.
  • Lezione 4 - 28 Ottobre 2010
    Diffrazione di Bragg. Calcolo di Laue per l'ampiezza dell'onda diffusa.
  • Lezione 5 - 29 Ottobre 2010
    Reticolo reciproco. Relazione fra reticolo reciproco e reticolo diretto. Piani reticolari. Zone di Brilluoin.
  • Lezione 6 - 05 Novembre 2010
    Fattore di struttura geometrico e fattore di scattering nella diffrazione di un'onda da parte di un cristallo. Metodi sperimentali per la diffrazione.
    Legami nei cristalli e energia di coesione.
  • Lezione 7 - 08 Ottobre 2009
    Interazione di van der Waals. Cristalli di gas inerti: energia totale, energia di coesione e proprieta' all'equilibrio.
  • Lezione 8 - 11 Novembre 2010
    Cristalli di gas inerti: energia totale, energia di coesione e proprieta' all'equilibrio. Cristalli ionici e energia di Madelung. Cristalli metallici. Cristalli covalenti.
  • Lezione 9 - 12 Novembre 2010
    Approssimazione armonica. Vibrazioni reticolari: equazioni del moto.
  • Lezione 10 - 15 Novembre 2010
    Vibrazioni di una catena lineare monoatomica. Modi acustici. Velocita' di fase e velocita' di gruppo.
  • Lezione 11 - 18 Novembre 2010
    Vibrazioni di una catena lineare biatomica. Modi acustici ed ottici.
  • Lezione 12 - 19 Novembre 2010
    Modi vibrazionali di una catena finita. Modi normali di oscillazione e fononi. Determinazione sperimentale delle frequenze vibrazionali di un cristallo.
    Proprieta' termiche degli isolanti: considerazioni generali sulla capacita' termica.
  • Lezione 13 - 22 Novembre 2010
    Calore specifico di un isolante. Modello di Einstein.
  • Lezione 14 - 25 Novembre 2010
    Densita' degli stati vibrazionali e condizioni al contorno di Born-von Karman. Calore specifico di un isolante: modello di Debye.
  • Lezione 15 - 26 Novembre 2010
    Descrizione classica delle proprietà di un metallo: modello di Drude e conducibilita' elettrica.
  • Lezione 16 - 29 Novembre 2010
    Esercitazione. Vibrazioni trasversali di un reticolo quadrato. Modello quantistico dell'interazione di van der Waals.
  • Lezione 17 - 02 Dicembre 2010
    Esercitazione: reticoli di Bravais, impacchettamento degli atomi.
  • Lezione 18 - 03 Dicembre 2010
    Modello di Drude per la conducibilità di un metallo. Libero cammino medio. Dipendenza della conducibilità e della funzione dielettrica dalla frequenza. Riflettività dei metalli.
  • Lezione 19 - 06 Dicembre 2010
    Incongruenze del modello di Drude.
    Il modello quantistico dell'elettrone libero: considerazioni preliminari. Gas di elettroni liberi e metalli. Densità degli stati elettronici. Energia di Fermi.
  • Lezione 20 - 09 Dicembre 2010
    Il modello quantistico dell'elettrone libero: densità degli stati, energia media. Funzione di distribuzione di Fermi-Dirac.
  • Lezione 21 - 10 Dicembre 2010
    Funzione di distribuzione di Fermi-Dirac: proprieta' e derivazione. Capacità termica dei metalli.
  • Lezione 22 - 13 Dicembre 2010
    Energia di coesione di un metallo. Conducibilità elettrica e sfera di Fermi.
  • Lezione 23 - 16 Dicembre 2010
    Meccanismi di diffusione. Dipendenza dalla temperatura della conducibilità.
  • Lezione 24 - 17 Dicembre 2010
    Esercitazione: reticolo reciproco e diffrazione, legami nei solidi.
  • Lezione 25 - 20 Dicembre 2010
    Teoria delle bande. Semiconduttori, isolanti e metalli in teoria delle bande. Bande e gap di energia: i modelli dell'elettrone quasi libero e dell'elettrone fortemente legato.
  • Lezione 26 - 23 Dicembre 2010
    Teorema di Bloch. Calcolo delle bande: catena unidimensionale con un atomo per cella.
  • Lezione 27 - 11 Gennaio 2011
    Calcolo delle bande: catena unidimensionale con due atomi per cella. Schema della zona ridotta, estesa e periodica. Numero di stati in una banda.
  • Lezione 28 - 14 Gennaio 2011
    Dinamica semiclassica dei portatori di carica in un cristallo in presenza di un campo esterno. La massa efficace.
  • Lezione 29 - 15 Gennaio 2011
    Il concetto di lacuna. Semiconduttori: introduzione. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci.
  • Lezione 30 - 18 Gennaio 2011
    Calcolo della densita' di portatori in banda di valenza e banda di conduzione. Legge dell'azione di massa. Potenziale chimico. Drogaggio di tipo p e di tipo n. Modello idrogenoide per le impurezze droganti. Calcolo del livello di Fermi di un semiconduttore estrinseco. Dipendenza dalla temperatura del livello di Fermi.
  • Lezione 31 - 21 Gennaio 2011
    Dipendenza dalla temperatura della conducibilita' di un semiconduttore. Riepilogo delle proprieta' dei semiconduttori. Gap diretta e indiretta nei semiconduttori. Struttura a bande del Si, Ge e GaAs.

Proprieta' del gas di elettroni in una, due e tre dimensioni.

Bibliografia

Testo di riferimento: C. Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido (Boringhieri, 1971)

Materiale aggiuntivo relativo al corso

In questa sezione sono contenuti appunti su argomenti vari ad integrazione del libro di testo e i testi delle esercitazioni.>>>>



Corsi degli anni precedenti

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Corso di "Fisica dello Stato Solido II"
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Size-dependent structural and electronic properties of Bi(111) ultrathin nanofilms from first principles
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N.R. D'Amico et al, J. Phys. Chem. C 116, 21391 (2012)

Graphene nanoribbon electrical decoupling from metallic substrates
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Corso di Fisica dei Materiali
A.A. 2010-2011

Prossima data di esame: martedì 03.04.2012
ore 10:30

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Corso di Fisica dei Materiali
A.A. 2009-2010

Prossima data di esame: mercoledì 26.10.2011
ore 14:30

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