Course Syllabus
Obiettivi
Il corso fornirà una comprensione teorica e pratica della fisica e della tecnologia dei moderni dispositivi a semiconduttore. Partendo dai dispositivi elettronici puri, inclusi diodi e transistor, il corso si estenderà ai dispositivi optoelettronici, ai LED, ai laser e ai fotorivelatori, e infine agli elettrodi semiconduttori funzionali per il rilevamento di biosensori e ioni, la generazione di idrogeno solare e le celle a combustibile fotovoltaico.
Alla fine del corso, gli studenti acquisiranno una solida conoscenza e comprensione dei concetti fondamentali della fisica dei semiconduttori applicati alle funzionalità specifiche di dispositivi elettronici, optoelettronici e fotoelettrochimici. Gli studenti saranno in grado di valutare i limiti delle attuali architetture di dispositivi e delle tecnologie di fabbricazione. Gli studenti svilupperanno strategie efficienti per la risoluzione dei problemi e rafforzeranno le competenze per l'apprendimento continuo affrontando collettivamente esercizi dedicati.
Contenuti sintetici
Fisica e applicazioni dei dispositivi elettronici convenzionali, dei dispositivi optoelettronici e dei dispositivi emergenti basati su elettrodi funzionali per dispositivi fotoelettrochimici.
Programma esteso
LEZIONI
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p-n junctions
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Metal-semiconductor junctions
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Bipolar transistors
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Field-effect transistors
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Heterojunction devices
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LEDs and lasers
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Photodetectors and solar cells
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Bio- and ion sensors
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Solar hydrogen and photofuel cells
Prerequisiti
Fisica dello stato solido e fisica dei semiconduttori.
Modalità didattica
Il corso prevede lezioni in aula e una parte di laboratorio dedicata alla caratterizzazione e simulazione elettrica.
In particolare:
30 lezioni frontali di due ore ciascuna, in presenza, Didattica Erogativa
Materiale didattico
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M. Shur, Physics of Semiconductor Devices, Prentice Hall
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D. Neaman, Semiconductor Physics and Devices, McGraw Hill
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S.M. Sze, Physics of Semiconductor devices, J. Wiley
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Note del corso
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Slides del corso
Periodo di erogazione dell'insegnamento
I semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame consiste di un orale, per la parte di lezioni, e della discussione relazione di laborratorio.
esame orale, gli studenti dovranno dimostrare di avere familiarità con i principi fondamentali dei vari dispositivi a semiconduttore, con la fisica sottostante e con le modalità con cui le funzioni di questi dispositivi possono essere simulate e analizzate sperimentalmente. L'esame consiste in due o tre domande su diversi argomenti del corso, che dovranno essere discussi sulla base di schemi elettrici, equazioni e dati numerici. Lo studente può scegliere il primo argomento e dovrà consegnare la relazione sulle attività di laboratorio almeno cinque giorni prima dell'esame. Verranno valutate le competenze negli aspetti qualitativi e quantitativi del funzionamento dei dispositivi, tenendo conto della comprensione fisica e del relativo formalismo teorico.
Orario di ricevimento
Su appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
The course will provide theoretical and practical understanding of the physics and technology of modern semiconductor devices. Starting from pure electronic devices, including diodes and transistors, the course will extend to opto-electronic devices, LEDs, lasers and photodetectors, and finally to functional semiconductor electrodes for bio- and ion sensing, solar hydrogen generation and photofuel cells.
At the end of the course the students will acquire a solid knowledge and understanding of basic semiconductor physics concepts applied to specific electronic, optoelectronic and photoelectrochemical device functionalities. The students will be able to evaluate the limits of current device architectures and fabrication technologies. The students will develop efficient problem solving strategies and strengthen continued learning skills by collectively treating dedicated exercises.
Contents
The physics and applications of conventional electronic devices, of opto-electronic devices and of emerging devices based on functional electrodes for photoelectrochemical devices.
Detailed program
LECTURES
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p-n junctions
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Metal-semiconductor junctions
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Bipolar transistors
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Field-effect transistors
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Heterojunction devices
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LEDs and lasers
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Photodetectors and solar cells
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Bio- and ion sensors
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Solar hydrogen and photofuel cells
Prerequisites
Solid State Physics and Physics of Semiconductors.
Teaching form
The course comprises lectures in the classroom and a laboratory part dedicated to electrical characterization and simulation.
In particular:
30 two-hour lectures, in person, including excercises, Delivered Didactics
Textbook and teaching resource
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M. Shur, Physics of Semiconductor Devices, Prentice Hall
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D. Neaman, Semiconductor Physics and Devices, McGraw Hill
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S.M. Sze, Physics of Semiconductor devices, J. Wiley
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Notes from the teachers
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Slides of the lectures on the e-learning platform
Semester
Ist Semester
Assessment method
In an oral exam students must demonstrate that they are familar with the fundamental principles of the various semiconductor devices and the underlying physics and how the functions of these devices can be simulated and experimentally analyzed. The exam consists of two or three questions on different topics of the course which have to be discussed based on schematic drawings, equations and numerical data. The student may choose the first topic and must submit the lab activity report at least five days before the exam. Proficiency in qualitative and quantitative aspects of device functioning will be evaluated, considering the physical understanding and related theoretical formalism.
Office hours
On request
Sustainable Development Goals
Staff
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Richard Noetzel
