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:
•DEFINIZIONE
•STRUTTURA CRISTALLINA
•STRUTTURA A BANDE
•PORTATORI INTRINSECI ED ESTRINSECI
•TRASPORTO
•EFFETTO HALL
•GIUNZIONE p-n
•ASSORBIMENTO OTTICO
•CELLA FOTOVOLTAICA
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
Le lezioni si svolgeranno in presenza.
n° 8 cfu attività di laboratorio (12 ore/cfu)Verranno effettuate inizialmente alcune lezioni frontali introduttive sui principali argomenti di fisica dello stato solido al fine di permettere una completa comprensione delle esperienze svolte in laboratorio
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
Misure di fotoluminecenza
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
Alla fine delle esperienze gli studenti devono consegnare una relazione scritta su una delle esperienze a scelta dello studente. Si richiede che la relazione non sia particolarmente estesa (max 6 pagine per esperienza svolta). Lo scritto dovrà riportare una breve descrizione dell'argomento dell'esperienza, la strumentazione utilizzata e la procedura della raccolta dati, un'analisi dei dati ed infine un breve commento dei risultati.
Nell'esame orale viene discussa la relazioni consegnata e domande sui risultati ottenuti nelle altre esperienze. E' richiesto agli studenti presentarsi alla prova con il quaderno di laboratorio dove sono riportati i risultati di tutte le esperienze.
Orario di ricevimento
Il Martedì alle ore 14 su appuntamento.
Sustainable Development Goals
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
Lessons will be in presence.
Initially it will be carried out some introductory lectures on 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 ° 8 cfu laboratory activities (12 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
Fotoluminescence
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
At the end of the experiences, students must deliver a written report on one of the experiences chosen by the student. It is requested that the report is not particularly extensive (max 6 pages per experience). The paper must contain a brief description of the topic of the experience, the instrumentation used and the data collection procedure, an analysis of the data and finally a brief comment on the results.
In the oral exam the reports delivered and questions on the results obtained in the other experiences are discussed. Students are required to present themselves to the test with the laboratory notebook where the results of all the experiences are reported.
Office hours
On Tuesday at 2 pm by appointment
Sustainable Development Goals
Staff
-
Maurizio Filippo Acciarri
-
Emiliano Bonera
