CFU
6
Durata
14 Settimane
Semestre DD
Secondo
Richiami sulla teoria del trasporto di carica nei solidi 3 dimensionali: conducibilità, legge di Ohm e cammino libero medio, gas di elettroni liberi, teorema di Bloch, bande di energia, massa efficace, approssimazione di Boltzmann, tempo di rilassamento, corrente elettrica e conducibilità. Sistemi quantistici confinati: gas di elettroni in 2 dimensioni, buche e barriere quantiche, etero strutture, multistrati, nanofili e dots. Effetto del campo magnetico: livelli di Landau, effetto Subnikov-Dehaas, effetto Hall quantistico. Effetto Tunnel: formula di Landauer, resistenza negativa e diodo tunnel. Conduttanza quantistica, effetto Balistico, weak localization, Coulomb blockade. Meccanismo di trasporto in sistemi granulari, nanotubi di carbonio, grafene, isolanti topologici. Superconduttività a bassa dimensionalità, anisotropia, superconduttività all’interfaccia, effetto prossimità.
metodologie sperimentali: Metodi di deposizione, sputtering, MBE. Metodi per misure di resistività: misure a 2 e a 4 contatti; metodo di Van der Paw. Deposizione di film sottili; misura della resistività di un film sottile metallico. Misura del cammino libero medio. Stima della temperatura di Debye mediante l’uso del modello di Bloch-Gruneisen.
OBIETTIVI FORMATIVI:
Al termine del corso lo studente dovrà possedere una conoscenza di fenomeni di fisica legati a sistemi a bassa dimensionalità con particolare attenzione ai fenomeni ottici e di trasporto elettrico. Dovrà essere a conoscenza del significato di bassa dimensionalità, della differenza nelle proprietà di trasporto elettrico con i sistemi tradizionali, dei fenomeni peculiari della bassa dimensionalità. Dovrà inoltre avere una buona conoscenza dello stato dell'arte dei fenomeni sperimentali e dei materiali in cui i fenomeni a bassa dimensionalità emergono
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
E' previsto che lo studente sia in grado di svolgere semplici esercizi di meccanica quantistica in cui le regole della bassa dimensionalità siano applicabili. Che sia capace di rappresentare un fenomeno a bassa dimensionalità e il corrispondente fenomeno nella fisica tridimensionale.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Gli studenti dovranno essere in grado di identificare gli elementi essenziali di un problema fisico e saperlo schematizzare, effettuando le approssimazioni necessarie. In particolare si richiede la capacità di analizzare alcuni esperimenti presenti nella letteratura e di darne una spiegazione in base alle teorie studiate.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Lo studente covrà essere in grado di comprendere se un determinato fenomeno fisico può essere interpretato mediante la teoria quantistica classica oppure necessita di regole differenti. Deve essere in grado di giudicare se un sistema fisico è del tipo a bassa dimensionalità e come la sua natura può emergere individuando le possibili condizioni in cui realizzare un esperimento.
ABILITÀ COMUNICATIVE:
Al termine lo studente dovrà essere in grado di rappresentare la fisica a bassa dimensionalità illustrando situazioni in cui tale fenomenologia si presenta. Lo studente sarà chiamato a realizzare una tesina e a riportarla in forma orale in un seminario della durata di 45 minuti in cui un determinato fenomeno a bassa dimensionalità deve essere descritto in maniera dettagliata. E' fortemente richiesto il riferimento alle più recenti scoperte in cui tale fenomeno si è manifestato.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Al termine del corso lo studente sarà chiamato a illustrare alcuni fenomeni a bassa dimensionalità allo scopo di dimostrare il proprio grado di comprensione.