99551 - SEMICONDUCTORS, NANOSTRUCTURES AND ADVANCED FUNCTIONAL DEVICES M

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha appreso i concetti fondamentali della fisica dei materiali semiconduttori, delle nanostrutture e dei dispositivi, con particolare attenzione alla struttura a bande di energia dei materiali, al trasporto elettronico e alle proprietà ottiche. Lo studente verrà introdotto agli innovativi processi di produzione di materiali funzionali Avanzati, basati su metodi di deposizione/crescita a basso impatto e sostenibili, come la stampa a getto d'inchiostro 2D e stampa 3D. Queste competenze saranno utilizzate per affrontare e discutere nuovi dispositivi optoelettronici di interesse nei campi di applicazione della conversione dell'energia, del rilevamento delle radiazioni e dell'emissione di luce.

Contenuti

Semiconductors

Preliminary concepts. Band structure, density of states, doping.

Microscopic theory of charge transport: drift and diffusion current, conductivity and mobility, carrier concentration.

Optical absorption processes: optoelectronic conversion, radiative emission

Devices: p-n junctions, photodiodes, light emitting diodes (LEDS) and transistors

Nanostructures

Physics at the nanoscale: quantum confinement principles, from 3D to 0D nanostructures

Electron transport in low dimensional systems: quantum wells, quantum wires and quantum dot structures

Nanotools and nano-microfabrication: Electron microscopy, scanning probe microscopy, micro-nano lithography, thin film deposition and patterning.

Advanced functional materials and devices

Organic and hybrid semiconductors: P3HT, perovskites, bulk heterojunction blends, graphene, 2D materials

Energy harvesting electronic devices: solar cells, tandem structures, photodiodes, flexible electronics.

Energy storage materials: advanced Hydrogen storage, supercapacitors, Lithium-ion Batteries

Testi/Bibliografia

1. S.M.Sze “Semiconductor devices: physics and technology” Wiley Publisher 2012
2. C.W.Shong et al “Science at the nanoscale”, Pan Stanford Publishing 2010
3. L.Colombo “Solid State Physics: a primer” IOP Publishing 2021

Metodi didattici

The course contents are illustrated and discussed during frontal lectures.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

The exam consists in an oral examination at the end of the course. The oral interview aims at assessing the acquired knowledge related to the topics discussed during the course. The final mark is on a scale 30/30 and the course is passed with a final score equal or greater than 18/30

Strumenti a supporto della didattica

The lecture notes of the course will be made available on the website Virtuale of the University of Bologna (virtuale.unibo.it).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Beatrice Fraboni

Consulta il sito web di Gabriele Bolognini