Course Syllabus
Obiettivi
Fornire allo studente le basi per la comprensione delle proprietà fisiche dei materiali e della loro misura.
Contenuti sintetici
Introduzione alla fisica dei materiali: proprietà meccaniche, elastiche, elettroniche e magnetiche.
Programma esteso
LABORATORIO DI FISICA DEI MATERIALI
Il laboratorio consiste in una serie di esperienze della durata di due-tre pomeriggi, incentrate soprattutto sulle proprietà dei materiali semiconduttori. Lo scopo delle esperienze è soprattutto quello di sviluppare senso critico e autonomia nel processo di misura delle proprietà fisiche del materiale. Le esperienze includono:
- la misura Hall di proprietà elettriche e di drogaggio di semiconduttori;
- caratteristiche tensione-corrente di una giunzione p-n;
- misura delle proprietà di assorbimento e riflessione;
- misure dell'efficienza di celle fotovoltaiche in funzione della lunghezza d'onda della luce incidente;
- misure del tempo di vita di portatori fotoeccitati.
Prerequisiti
Buone conoscenze di Fisica Generale e tecniche di calcolo integrale e differenziale. Conoscenze di base di Fisica Quantistica. Lezioni introduttive di Fisica dei Materiali.
Modalità didattica
Laboratori (in italiano)
Materiale didattico
- Solid State Physics: An Introduction, di Philip Hofmann (Testo principale di riferimento)
- Principi di Fisica dei Semiconduttori di Mario Guzzi (Testo per i semiconduttori)
- Materiale distribuito dal docente.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
I Semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame di Fisica dei Materiali con Laboratorio si articola in prove orali con la compilazione di una relazione di laboratorio. Il corso di Fisica dei materiali con Laboratorio e’ composto da 14 CFU. L’esame è diviso in tre moduli, uno di laboratorio e due di teoria. Questi tre moduli possono essere sostenuti o contemporaneamente o separatamente.
Il modulo di laboratorio prevede la valutazione di una relazione su una delle esperienze pratiche che sono state affrontate in laboratorio. La valutazione sulla relazione si basa sulla correttezza, sulla completezza e sulla chiarezza dell'esposizione delle misure. La prova orale invece va ad analizzare le conoscenze su tutte le esperienze che lo studente ha affrontato in laboratorio.
Per questo modulo non è necessario conoscere a fondo la teoria, che e’ invece oggetto degli altri moduli, ma è sufficiente conoscere le minime nozioni di fisica dei materiali necessarie alla comprensione dell’esperimento. Queste minime nozioni sono quelle riportate nelle schede di laboratorio relative alle esperienze svolte. Ovviamente si dà per scontato che si conoscano gli argomenti dei laboratori degli anni precedenti. In questo modulo si va ad analizzare principalmente la comprensione della metodologia dell'esperimento, la comprensione della strumentazione (ad esempio il funzionamento, i limiti strumentali, le procedure), e l'analisi dei dati (incertezze, elaborazione, presentazione). Questo modulo pesa circa 3/14 nel voto finale.
Orario di ricevimento
alla fine delle lezioni o su appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
Provide the student with the basis for understanding the physical properties of materials and their measurement.
Contents
Introduction to the physics of materials: mechanical, elastic, electronic and magnetic properties.
Detailed program
LABORATORY OF PHYSICS OF MATERIALS
The laboratory consists of a series of experiences with a duration of two or three afternoons each, focusing mainly on the properties of semiconductor materials. The purpose of the experiences is mostly to develop a critical sense and autonomy in the process of measuring the physical properties of the materials. Experiences include:
- the Hall measurement of electrical and doping properties of semiconductors;
- voltage-current characteristics of a p-n junction;
- measurement of absorption and reflection properties;
- measurement of the efficiency of photovoltaic cells as a function of the wavelength of the incident light;
- life time measurements of photo-excited carriers.
Prerequisites
Good knowledge of General Physics and techniques of integral and differential calculus. Basic knowledge of Quantum Physics. Introductory lessons of Physics of Materials.
Teaching form
Labs (in italian)
Textbook and teaching resource
- Solid State Physics: An Introduction, di Philip Hofmann (Main reference book)
- Principi di Fisica dei Semiconduttori di Mario Guzzi (Semiconductor book)
- Notes from the lecturer.
Semester
I Semester
Assessment method
The Physics examination of the Materials with the Laboratory is divided into oral tests, with the compilation of a laboratory report. The Materials Physics course with Laboratory is composed of 14 CFU. The exam is divided into three modules, one relative to the laboratory and two modules dedicated to theory. These three modules can be passed either simultaneously or separately.
The laboratory module includes the evaluation of a report on one of the practical experiences of the laboratory. The mark on the report is based on the correctness, completeness and clarity of the exposure of the measurements. The oral test instead analyzes the knowledge of all the demonstrations that the student carried out in the laboratory. For this module it is not necessary to have a thorough knowledge of the theory, which is instead the object of the other modules, but it is sufficient to know the minimum notions of physics of the materials necessary for understanding the experiment. These minimum notions are those reported in the laboratory sheets related to the experiences carried out. Obviously, it is assumed that the arguments of the laboratories of previous years are known. This module mainly analyzes the understanding of the experiment methodology, the understanding of the instrumentation (for example the operation, instrumental limits, procedures), and the analysis of data (uncertainties, processing, presentation). This module weighs about 3/14 in the final mark.
Office hours
at the end of the lessons or by appointment
