LABORATORIO DI STRUTTURA DELLA MATERIA

Fisica LABORATORIO DI STRUTTURA DELLA MATERIA

0522600014
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2016/2017

ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2014
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
432LEZIONE
224LABORATORIO
Obiettivi
L'INSEGNAMENTO È DIVISO IN DUE MODULI E HA COME SCOPO INTRODURRE AGLI STUDENTI ASPETTI AVANZATI SPERIMENTALI DELLA STRUTTURA DELLA MATERIA E IN PARTICOLARE
LE NANOTECNOLOGIE BASATE SU GRAFENE E NANOTUBI DI CARBONIO E L'ELETTRONICA SUPERCONDUTTIVA

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
L'INSEGNAMENTO HA L'OBIETTIVO DI FORNIRE AGLI STUDENTI CONOSCENZE TEORICO PRATICHE RELATIVE AI MATERIALI NANOSTRUTTURATI E AI NANODISPOSITIVI CON ESSI REALIZZATI (MODULO 1) E ALL'ELETTRONICA SUPERCONDUTTIVA DAL PUNTO DI VISTA DELLA FISICA DEI DISPOSITIVI E DA QUELLO DELLE APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (MODULO 2).

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
GLI STUDENTI SARANNO IN GRADO DI FABBRICARE E CARATTERIZZARE MATERIALI NANOSTRUTTURATI E DISPOSITIVI NANOELETTRONICI E DI UTILIZZARE STRUMENTAZIONE AVANZATA SIA PER LA FABBRICAZIONE CHE PER LA CARATTERIZZAZIONE ELETTRICA DI NANODISPOSITIVI (MODULO 1). SARANNO INOLTRE IN GRADO DI REALIZZARE SEMPLICI ESPERIMENTI CON DISPOSITIVI SUPERCONDUTTORI UTILIZZANZO STRUMENTAZIONE CRIOGENICA ED ELETTRONICA AVANZATA (MODULO 2).
Prerequisiti
CONOSCENZA ADEGUATA DI FISICA GENERALE E DI FISICA DELLA MATERIA CONDENSATA.
Contenuti
MODULO 1 - FISICA DEI DISPOSITIVI A GRAFENE E A NANOTUBI DI CARBONIO (3 CFU)

GRAFENE E NANOTUBI: ALLOTROPI DEL CARBONIO. IBRIDI SP2: GRAFENE GRAFITE, FULLERENI, NANOTUBI DI CARBONIO. RETICOLO DIRETTO E RECIPROCO. STRUTTURA DELLE BANDE ELETTRONICHE. RELAZIONE DI DISPERSIONE LINEARE E DENSITÀ DEGLI STATI. ISOSPIN. TUNNEL KLEIN. MECCANISMI DI SCATTERING. MATERIALI 2D SIMILI AL GRAFENE.

METODI DI PRODUZIONE: TECNICHE DI ESFOLIAZIONE. GRAFENE EPITASSIALE. CRESCITA DI GRAFENE CON METODI DI DEPOSIZIONE CHIMICA IN FASE DI VAPORE (CVD). APPROCCI CHIMICI PER PRODURRE OSSIDO DI GRAFENE E METODI DI RIDUZIONE. PRODUZIONE DI NANOTUBI DI CARBONIO: SCARICA AD ARCO, ABLAZIONE LASER, CVD.

METODI DI CARATTERIZZAZIONE: SPETTROSCOPIA A FOTOEMISSIONE CON RISOLUZIONE ANGOLARE. CARATTERIZZAZIONE OTTICA. SPETTROSCOPIA RAMAN. SPETTROSCOPIA TUNNEL A SCANSIONE. ANALISI SEM E TEM.

TRANSITOR A GRAFENE E A CNT: FET PER APPLICAZIONI DIGITALI E RF. IMPORTANTI FIGURE DI MERITO DEI TRANSISTOR. SCALING DI LUNGHEZZA E LARGHEZZA. PROPRIETÀ RILEVANTI DEL GRAFENE. CLASSIFICAZIONE E STRUTTURE DI BASE DEI TRANSISTOR. TRANSISTOR AL GRAFENE CONVENZIONALI. TRANSISTOR AL GRAFENE VERTICALI. DIODI SCHOTTKY AL GRAFENE E BARRISTOR. LE GEOMETRIE DEI TRANSISTOR FET A NANOTUBI DI CARBONIO. FET A CNT CON CONTATTI OHMICI E SCHOTTKY. DAI TRANSITOR AI CIRCUITI. CELLE SOLARI. SENSORI CHIMICI E BIOSENSORI.

MODULO 2 ELETTRONICA SUPERCONDUTTIVA ( 3 CFU)

NOZIONI DI BASE DI EFFETTO JOSEPHSON : TUNNELING TRA SUPERCONDUTTORI, EQUAZIONI JOSEPHSON, EFFETTO JOSEPHSON DC E AC , TEORIA MICROSCOPICA, ELETTRODINAMICA DI UNA GIUNZIONE JOSEPHSON , EFFETTI DEL CAMPO MAGNETICO , EFFETTI CAMPI RF, ONDE NON LINEARI IN GIUNZIONI JOSEPHSON

TECNOLOGIA DI FABRICAZIONE:
SUPERCONDUTTORI A BASSA TC
MATERIALI MORBIDI , MATERIALI DURI , MULTISTRATI ,
SUPERCONDUTTORI AD ALTA TC
GIUNZIONI A BORDO DI GRANO , BICRISTALLI , PLANARI , MULTISTRATI

APPLICAZIONI: SQUID, STANDARD DI TENSIONE, CIRCUITI DIGITALI, RIVELATORI DI RADIAZIONI
Metodi Didattici
LEZIONI FRONTALI SUGLI ASPETTI TEORICI DEL CORSO. (3CFU)
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO ORIENTATE ALLA FABBRICAZIONE ED ALLA CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI E DISPOSITIVI NANOSTRUTTURATI, ED ALLA CARATTERIZZAZIONE DI DISPOSITIVI SUPERCONDUTTIVI. (3CFU)

NON E' PREVISTO UN OBBLIGO DI FREQUENZA ALLE LEZIONI FRONTALI, MENTRE PER LE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO BISOGNA FREQUENTARE ALMENO I 2/3 DELLE STESSE
Verifica dell'apprendimento
PER SOSTENERE L'ESAME BISOGNA AVER EFFETTUATO ALMENO 2/3 DELLE ESPERIENZE DI LABORATORIO ED AVER PRESENTATO LE RELATIVE RELAZIONI TECNICHE.
L'ESAME CONSISTE IN UNA PROVA ORALE NELLE QUALE LO STUDENTE
- ESPONE IL LAVORO SVOLTO IN LABORATORIO
- RISPONDE A DOMANDE RELATIVE AI CONTENUTI DELLE LEZIONI FRONTALI.

IL VOTO FINALE SARÀ STABILITO IN BASE ALLA VALUTAZIONE DELLE RELAZIONI PRESENTATE ED ALLA VALUTAZIONE DELLA QUALITA' E COMPLETEZZA DELL'ESPOSIZIONE ORALE.
Testi
TESTI CONSIGLIATI

(MODULO 1)
H.-S. PHILIP WONG AND DEJI AKINWANDE CARBON NANOTUBE AND GRAPHENE DEVICE PHYSICS CAMBRIDGE 2011
ABDUL RASHID BIN M. YUSOFF (EDITOR) GRAPHENE OPTOELECTRONICS: SYNTHESIS, CHARACTERIZATION, PROPERTIES, AND APPLICATIONS WILEY 2014
REVIEW ARTICLES:
FRANK SCHWIERZ - GRAPHENE TRANSISTORS: STATUS, PROSPECTS, AND PROBLEMS - PROCEEDINGS OF THE IEEE 101 (2013) 1567
FRANK SCHWIERZ - GRAPHENE TRANSISTORS - NATURE NANOTECHNOLOGY 5 (2010) 487.
ANKUR GUPTA, TAMILSELVAN SAKTHIVEL, SUDIPTA SEAL - RECENT DEVELOPMENT IN 2D MATERIALS BEYOND GRAPHENE PROGRESS IN MATERIALS - SCIENCE 73 (2015) 44
CATERINA SOLDANO, ATHER MAHMOOD , ERIK DUJARDIN - PRODUCTION, PROPERTIES AND POTENTIAL OF GRAPHENE - CARBON 48 (2010) 2127
WEI-WEN LIU, SIANG-PIAO CHAI, ABDUL RAHMAN MOHAMED, U. HASHIM - SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF GRAPHENE AND CARBON NANOTUBES: A REVIEW ON THE PAST AND RECENT DEVELOPMENTS - JOURNAL OF INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY 20 (2014) 1171

(MODULO 2)
PHYSICS AND APPLICATIONS OF THE JOSEPHSON EFFECT BY A. BARONE AND G. PATERNÒ 1982 BY JOHN WILEY & SONS, INC., NY

MATERIALE DIDATTICO DISTRIBUITO DAL DOCENTE
Altre Informazioni
PER CONTATTARE IL DOCENTE DEL CORSO INVIARE UNA MAIL A SPAGANO@UNISA.IT O ADIBARTOLOMEO@UNISA.IT
INFORMAZIONI SUL CORSO E SUI CONTENUTI SONO ANCHE DISPONIBILI SUL SITO DEL DOCENTE
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