Course Syllabus
Obiettivi
Obiettivo del corso é presentare alcune tecniche di caratterizzazione per la fisica dello stato solido. Particolare attenzione è rivolta ai semiconduttori.
Contenuti sintetici
Il corso consiste in una serie di esperienze di laboratorio mirate alla caratterizzazione elettrica ed ottica di semiconduttori (conducibilità ed effetto Hall, caratteristiche della giunzione p-n, assorbimento e conversione fotovoltaica dell’energia luminosa).
L’attività di laboratorio sarà preceduta da un breve
ciclo di lezioni (circa 18 ore) in cui saranno introdotte le diverse esperienze.
Programma esteso
La parte di introduzione teorica riguarda i seguenti argomenti:
Durante il laboratorio vengo eseguite differenti esperienze riguardanti alcune proprietà dei semiconduttori o dei dispositivi misurando alcune grandezze fondamentali quali resistività, mobilità, tempo di vita, assorbimento o efficienza di conversione di celle solari. Una esperienza riguarda la deposizione di film sottili.
Prerequisiti
Contenuti dei corsi di
fisica ed i laboratori di fisica dei primi tre anni
Modalità didattica
Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni si svolgeranno inmodalità mista: parziale presenza e lezioni videoregistrate asincrone/sincrone.
n° 2 cfu lezioni frontali (8ore/cfu)
durante le lezioni frontali vengono introdotti i principali argomenti di fisica dello stato solido al fine di permettere una completa comprensione delle esperienze svolte in laboratorio
n° 4 cfu attività di laboratorio (16ore/cfu)Gli studenti vengono suddivisi in gruppi di 4-5 studenti. I gruppi sono generalmente 5 o 6 in modo tale da poter svolgere a rotazione tutte le 6 esperienze già preparate. All'occorrenza si possono aggiungere 1-2 nuove esperienze.
Le esperienze attualmente attive sono:
Effetto Hall in semiconduttori
Risposta in potenza celle solari
Risposta spettrale celle solari
Determinazione tempo di vita in silicio
Misure di trasmittanza e riflettanza semiconduttori
Deposizione di film sottili mediante evaporazione.
Materiale didattico
Fotocopie della descrizione teorica e dello svolgimento delle esperienze fornite dal docente.
Testi consigliati:
C. Kittel:
“Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”
Bollati Boringhieri
Mario Guzzi:
“Principi di fisica dei semiconduttori”
Editore Ulrico Hoepli (Milano, 2004)
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Orario di ricevimento
Aims
The aim of the course is to present some characterization techniques for solid state physics. Particular attention is paid to semiconductors.
Contents
The course is composed by laboratory experiences addressed to the electrical and optical characterization of semiconductor (conductivity and Hall effect, p-n junction characterization, absorption and photovoltaic conversion of the light).
Frontal lessons will precede the laboratory activity.
Detailed program
The part of theoretical introduction concerns the following topics:
•DEFINITION
• CRYSTALLINE STRUCTURE
• BAND STRUCTURE
• INTRINSIC AND EXTRASIVE CARRIERS
•TRANSPORT
• HALL EFFECT
• JUNCTION p-n
• OPTICAL ABSORPTION
• PHOTOVOLTAIC CELL
During the laboratory different experiences are carried out regarding some properties of semiconductors or devices, measuring some fundamental quantities such as resistivity, mobility, life time, absorption or conversion efficiency of solar cells. An experience concerns the deposition of thin films.
Prerequisites
Physics courses and
physics laboratories of the previous years.
Teaching form
During the Covid-19 emergency period, lessons will take place in a mixed mode: partial attendance and asynchronous / synchronous videotaped lessons.
n ° 2 credits for lectures (8 hours / cfu) during the lectures the main topics of solid state physics are introduced in order to allow a complete understanding of the experiences carried out in the laboratory
n ° 4 cfu laboratory activities (16 hours / cfu)
Students are divided into groups of 4-5 students. Groups are generally 5 or 6 in such a way that they can rotate all 6 already prepared experiences. If necessary, 1-2 new experiences can be added.
The currently active experiences are:
Hall effect in semiconductors
Solar power response in power
Spectral response to solar cells
Determination of life time in silicon
Transmittance measurements and semiconductor reflectance
Deposition of thin films by evaporation
Textbook and teaching resource
Photocopies of the theoretical description and performance of the experiences provided by the teacher
Books suggested:
C. Kittel:
“Introduzione alla Fisica dello Stato Solido”
Bollati Boringhieri
Mario Guzzi:
“Principi di fisica dei semiconduttori”
Editore Ulrico Hoepli (Milano, 2004)
Semester
Second semester
Assessment method
The evaluation of the students' knowledge will be based on a written assessment consisting of 9 questions on the introductory part to the experiences explained in the introductory lectures
At the end of the experiences the students must deliver a written report on all the experiences carried out. It is requested that the report is not particularly extensive (max 6 pages per experience).
In the oral exam the completed homework, the delivered reports and in-depth information about any inaccuracies in the written parts are discussed.
Office hours
On Tuesday at 2 pm by appointmentStudents' opinion
Bibliography
Staff
- Maurizio Filippo Acciarri
- Emiliano Bonera