MATERIALS AND NANOSTRUCTURES LABORATORY
Anno accademico 2017/2018 - 1° anno - Curriculum CONDENSED MATTER PHYSICSCrediti: 6
SSD: FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 84 di studio individuale, 21 di lezione frontale, 45 di laboratorio
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
L'obiettivo del corso è di fornire agli studenti sia le conoscenze sui principi fisici di base che le competenze tecniche per operare in laboratori di ricerca. In particolare il corso si incentra sulla conoscenza di processi di sintesi e di caratterizzazione di materiali e nanostrutture, attraverso lezioni frontali e attività in laboratorio.
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base sulla struttura della materia e meccanica quantistica.
Frequenza lezioni
La frequenza è obbligatoria.
Contenuti del corso
* Descrizione degli esperimenti di laboratorio che si svolgeranno durante il corso e degli ambiti applicativi dei materiali nanostrutturati che saranno oggetto di indagine
* Sistemi da vuoto e misuratori da vuoto
* Metodi di sintesi di film sottili e nanostrutture:
- Introduzione alle tecniche di sintesi di film sottili e nanostrutture
- Deposizione fisica mediante Magnetron sputtering:
- principi fisici di base e parametri di deposizione fondamentali,
- cinetica della crescita di film sottili
- apparato sperimentale
- sintesi di film sottili in laboratorio
- tecniche di analisi in situ per il controllo dei film sintetizzati
* Caratterizzazione ottica dei materiali e nanostrutture mediante fotoluminescenza:
- principi fisici di base,
- apparato sperimentale
- misure in laboratorio
- analisi dati di fotoluminescenza acquisiti: analisi degli spettri e di misure risolte in tempo
* Caratterizzazione strutturale mediante Spettrometria di Rutherford Back-Scattering:
- principi fisici
- apparato sperimentale
- misure in laboratorio
- analisi dati degli spettri acquisiti mediante apposito software
* Caratterizzazione strutturale mediante Microscopia elettronica in scansione,
- principi fisici
- apparato sperimentale
- misure in laboratorio
- analisi delle immagini acquisite in laboratorio mediante apposito software
* Caratterizzazione strutturale mediante Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy
- principi fisici
- apparato sperimentale
- misure in laboratorio
- analisi dati degli spettri acquisiti mediante apposito software
* Studio di correlazione tra i parametri di sintesi e le caratterizzazioni ottiche e strutturali effettuate sui materiali sintetizzati in laboratorio durante il corso
* Linee guida su come esporre in pubblico e fare una presentazione dei risultati scientifici mediante supporto di slides video-proiettate
Testi di riferimento
1) "Materials Science of Thin Fims" , Milton Ohring
2) "Fundamentals of Nanoscale Film Analysis"; Terry L. Alford, Leonard C. Feldman, James W. Mayer; (2007) Springer
3) "Physical Principles of Electron Microscopy", Ray F. Egerton, Springer
4) articoli scientifici su argomenti oggetto del corso
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | * Descrizione degli esperimenti di laboratorio che si svolgeranno durante il corso e degli ambiti applicativi dei materiali nanostrutturati che saranno oggetto di indagine | 4) articoli scientifici su argomenti oggetto del corso e slides fornite dal docente |
| 2 | * Sistemi da vuoto e misuratori da v | |
| 3 | * Metodi di sintesi di film sottili e nanostrutture: - Introduzione alle tecniche di sintesi di film sottili e nanostrutture - Deposizione fisica mediante Magnetron sputtering: principi fisici di base e parametri di deposizione fondamentali, cinetica della crescita di film sottili apparato sperimentale sintesi di film sottili in laboratorio - tecniche di analisi in situ per il controllo dei film sintetizzati | slides fornite dal docente e 1) ''Materials Science of Thin Fims'' , Milton Ohring |
| 4 | * Caratterizzazione ottica dei materiali e nanostrutture mediante fotoluminescenza: principi fisici di base, apparato sperimentale misure in laboratorio analisi dati di fotoluminescenza acquisiti: analisi degli spettri e di misure risolte in tempo | slides fornite dal docente |
| 5 | * Caratterizzazione strutturale mediante Spettrometria di Rutherford Back-Scattering: principi fisici apparato sperimentale misure in laboratorio analisi dati degli spettri acquisiti mediante apposito software | 2) ''Fundamentals of Nanoscale Film Analysis''; Terry L. Alford, Leonard C. Feldman, James W. Mayer; (2007) Springer |
| 6 | * Caratterizzazione strutturale mediante Microscopia elettronica in scansione, principi fisici apparato sperimentale misure in laboratorio analisi delle immagini acquisite in laboratorio mediante apposito software | 3) "Physical Principles of Electron Microscopy", Ray F. Egerton, Springer |
| 7 | * Caratterizzazione strutturale mediante Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy principi fisici apparato sperimentale misure in laboratorio analisi dati degli spettri acquisiti mediante apposito software | 3) "Physical Principles of Electron Microscopy", Ray F. Egerton, Springer |
| 8 | * Studio di correlazione tra i parametri di sintesi e le caratterizzazioni ottiche e strutturali effettuate sui materiali sintetizzati in laboratorio durante il corso | 4) articoli scientifici su argomenti oggetto del corso |
| 9 | * Linee guida su come esporre in pubblico e fare una presentazione dei risultati scientifici mediante supporto di slides video-proiettate | slides fornite dal docente |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consisterà in una prova orale, divisa in due parti:
1) esposizione orale di uno degli esperimenti svolti durante il corso tramite l'ausilio di slides videoproiettate
2) verifica del livello di comprensione raggiunto di tutte le tecniche utilizzate durante il corso
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
1) descrivere l'esperienza di laboratorio, inquadrando le problematiche analizzate nel contesto scientifico attuale
2) quali sono i principali parametri di sintesi della tecnica di sputtering che influenzano le proprietà dei film cresciuti?
2) quali informazioni sui materilai sintetizzati sono state ricavate dalle indagini strutturali condotte ?