Obiettivi formativi
Presentare e discutere un insieme organico di fenomeni di trasporto nella materia condensata. La scelta è orientata al trasporto elettronico nei semiconduttori per la grande varietà della relativa fenomenologia anche per quanto concerne le strutture a bassa dimensionalità.
Prerequisiti
Prerequisiti consigliati: Fisica dello stato solido. Elementi di fisica statistica.
Contenuti dell'insegnamento
<br />TRASPORTO ELETTRONICO NEI SEMICONDUTTORI<br />Proprietà generali dei semiconduttori<br />Struttura a bande: gap diretto e gap indiretto. Masse efficaci di elettroni e lacune. Livelli di impurezza. Impurezze shallow nell'approssimazione di massa efficace. Livelli elettronici profondi. Statistica di elettroni e lacune in equilibrio termico. Dipendenza dell'energia di Fermi dalla temperatura e dal drogaggio. Regime intrinseco, regime di esaustione e regime di congelamento. Meccanismi di compensazione. Un esempio: il GaAs semi-isolante.<br />Introduzione ai fenomeni di trasporto<br />Oscillatore di Bloch e ruolo fondamentale delle collisioni. L'equazione di Boltzmann. L'integrale di collisione nell'approssimazione di tempo di rilassamento. Conducibilità elettrica in regime ohmico: valli sferiche e valli elissoidali. Processi di scattering. Scattering da impurezze ionizzate e scattering fononico. Trattazione cinetica dei fenomeni di trasporto.<br />Magneto-trasporto<br />Elettrone in campo magnetico. Quantizzazione di Landau e degenerazione dei livelli. Risonanza ciclotronica di elettroni e lacune. Magneto-trasporto classico. Effetto Hall e magneto resistenza. Magneto resistenza geometrica. Magneto-trasporto quantistico.Quantizzazione delle orbite e del flusso. Effetto Shubnikov-de Haas. Estremo limite quantico. Gas bidimensionali di portatori ed effetto Hall quantistico. Regime balistico e quantizzazione della conduttanza di un sistema unidimensionale.<br />Trasporto di elettroni e lacune fuori equilibrio <br />Rilassamento dielettrico e carica spaziale. Fenomeni di generazione e ricombinazione di portatatori di carica. Tempo di vita dei portatori in eccesso. Evoluzione spazio-temporale di portatori fuori equilibrio. Equazioni di continuità per le correnti. Equazione ambipolare. Soluzioni stazionarie dell'equazione ambipolare: iniezione ed estrazione di portatori minoritari. Soluzioni non stazionarie:esperienza di Haynes-Shockley. Applicazione al problema del trasporto di carica nella giunzione p/n.
Programma esteso
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Bibliografia
---APPUNTI MESSI A DISPOSIZIONE DAL DOCENTE
Metodi didattici
<br />Metodi di insegnamento:lezione orale<br />Metodi di valutazione:esame orale
Modalità verifica apprendimento
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Altre informazioni
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