XIV Indice ISBN

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Davide Lelli
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1 Indice 1 Struttura della materia Stati di aggregazione Struttura atomistica Retrospettiva storica Verifica sperimentale Solidi e fluidi Elementi di cristallografia Il reticolo diretto Classificazione cristallografica La base Il reticolo reciproco Strutture cristalline dei semiconduttori La struttura del diamante La struttura della zincoblenda La struttura della wurtzite Altre strutture La struttura esagonale in due dimensioni Difetti Difetti puntuali Difetti estesi Classificazione fenomenologica dei legami interatomici Elementi di meccanica quantistica Struttura dell atomo Onde e particelle Gli elettroni: onde materiali La radiazione elettromagnetica: un flusso di pseudo-particelle Dualismo onda-corpuscolo La meccanica delle onde materiali L equazione di Schrödinger

2 XIV Indice ISBN La funzione d onda Casi di interesse paradigmatico Elettrone libero Elettrone confinato in una buca di potenziale Gradino di potenziale Barriera di potenziale Il gas di elettroni Lo spin elettronico Il principio di Pauli La statistica di Fermi-Dirac Il gas di elettroni a temperatura nulla Il gas di elettroni a temperatura finita Proprietà vibrazionali e termiche L approssimazione armonica Dinamica reticolare: nozioni di base La catena atomica monoatomica unidimensionale La catena atomica biatomica unidimensionale Dinamica reticolare dei semiconduttori Vibrazioni reticolari nel silicio Vibrazioni reticolari nell arseniuro di gallio Quantizzazione dei moti vibrazionali Il concetto di fonone Il gas di fononi Proprietà termiche Calore specifico Conducibilità termica Struttura elettronica Le approssimazioni di base Il teorema di Bloch Il modello di Kronig-Penney Il modello a bande Nomenclatura per il modello a bande Metalli, semiconduttori e isolanti Il calcolo delle bande Bande elettroniche in una dimensione Bande elettroniche in tre dimensioni Le bande elettroniche nei semiconduttori Le bande del silicio Le bande dell arseniuro di gallio Le bande di altri semiconduttori Alcune conseguenze fisiche della struttura a bande Cinematica degli elettroni Effetti cinematici di un campo elettrico

3 ISBN Indice XV Eccitazione termica: elettroni e lacune La massa efficace L approssimazione di bande paraboliche Massa densità di stati Effetti di pressione e temperatura sul gap di energia La densità di stati Effetti del drogaggio sulla struttura a bande Trasporto di carica Inquadramento generale Teoria microscopica per la velocità dei portatori Regime di campo elettrico debole Elettroni e lacune Analisi fenomenologica dello scattering Concentrazione di portatori Conducibilità elettrica Regime di campo elettrico intenso Resistenza differenziale negativa Effetti di gradiente di concentrazione Vettore densità di corrente totale Determinazione sperimentale della conducibilità Statistica dei portatori Semiconduttori all equilibrio termico Livello di Fermi in semiconduttori intrinseci Livello di Fermi in semiconduttori estrinseci Legge di azione di massa Semiconduttori fuori equilibrio Equazione di continuità fuori dall equilibrio termico Proprietà ottiche Il quadro concettuale Assorbimento Transizioni inter-banda Transizioni dirette Transizioni indirette Transizioni sopra-soglia Eccitoni Emissione Transizioni radiative e non radiative Luminescenza in materiali a gap diretta Luminescenza in materiali a gap indiretta Fosforescenza

4 XVI Indice ISBN Esercizi Statistica dei portatori nei semiconduttori intrinseci Statistica dei portatori nei semiconduttori estrinseci Calcolo della posizione del livello di Fermi Effetti di campo elettrico Effetti di gradiente di concentrazione dei portatori Effetti combinati di campo elettrico e gradiente di concentrazione dei portatori Semiconduttori fuori equilibrio APPENDICI A Diffrazione di raggi X B Richiami di termodinamica B.1 Definizioni generali B.2 Funzioni di stato e concetto di equilibrio B.3 Lavoro e calore B.4 Processi termodinamici B.5 Variabili intensive B.6 Potenziali termodinamici C Equazione delle onde C.1 Onde meccaniche C.2 Onde acustiche C.3 Onde elettromagnetiche D Struttura formale della meccanica quantistica D.1 Funzione d onda D.2 Operatori quantistici D.3 Evoluzione temporale D.4 Sistemi di particelle identiche e indistinguibili D.5 Principio di Pauli D.6 Elementi di teoria delle rappresentazioni D.7 Teoria delle perturbazioni E Dinamica reticolare in tre dimensioni F Oscillatore armonico quantistico G Il metodo tight-binding G.1 Formalismo G.2 Una parametrizzazione per i semiconduttori G.3 Struttura a bande di alcuni semiconduttori elementali e composti

5 ISBN Indice XVII H Interazione radiazione-materia H.1 Il quadro concettuale H.2 I coefficienti di Einstein H.3 Analisi delle popolazioni H.4 Inversione di popolazione H.5 Teoria microscopica dei coefficienti di Einstein H.6 Regole di selezione per transizioni di dipolo elettrico I L atomo di idrogeno I.1 Spettro di emissione e assorbimento I.2 Il modello di Bohr per l atomo di idrogeno I.3 Estensioni del modello di Bohr J Proprietà fisiche dei semiconduttori K Costanti fisiche Riferimenti bibliografici Risorse online Sul sito del libro online.universita.zanichelli.it/colombo-fisica troverai test di autovalutazione pubblicati sulla piattaforma ZTE e domande aperte.

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