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Fisica e materiali per tecnologie avanzate

02MOCOD

A.A. 2019/20

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Fisica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 60
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Giorgis Fabrizio Professore Ordinario FIS/03 20 0 0 0 8
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
FIS/03 6 A - Di base Fisica e chimica
2018/19
Questo insegnamento, collocato al secondo semestre del terzo anno, intende fornire agli studenti in Ingegneria Fisica gli strumenti teorici indispensabili per la comprensione delle proprietà fisiche di alcune classi di materiali avanzati per applicazioni nei settori dell'ottica e fotonica, della sensoristica e delle applicazioni nel settore dell'informazione e della comunicazione (ICT) e della scienza dei materiali. Nell’ambito del corso sono trattati i materiali per le applicazioni ottiche e fotoniche, nonché i processi di litografia avanzata per la realizzazione di micro e nanostrutture metallo-dielettriche. Le conoscenze conseguite formano una solida base per lo sviluppo completo della figura professionale dell'Ingegnere Fisico e per la comprensione degli insegnamenti di Fisica ed Ingegneria avanzata presenti in tutte le Lauree Magistrali alle quali il laureato in Ingegneria fisica può accedere senza debiti formativi. Le abilità raggiunte riguardano la progettazione e l'applicazione di dispositivi optoelettronici e fotonici, nonché di elementi di processi tecnologici avanzati per le micro e nanotecnologie.
Aim of the course (2nd semester, 3rd year) is to provide Physical Engineering students with the theoretical tools needed to understand the physical properties of some classes of advanced materials with applications to the areas of optics, photonics, sensors with applications in the field of material science and ICTs. The course deals with the materials for optical and photonic applications, processes of advanced lithography aimed to the fabrication of metal-dielectric micro- and nano-structures. The knowledge transmitted by this course provides the fundamentals for the development of the professional profile of the Physical Engineer and for the understanding of all courses of advanced physics and engineering in MSc programs where the students of Physical Engineering can enroll without academic debts after graduation. The transmitted abilities mostly concern the design, development and use of optoelectronic and photonic devices, as well as advanced technological processes for the micro and nanotechnologies.
Le conoscenze trasmesse allo studente riguardano: - le proprietà ed i fenomeni fisici ottici della materia - i dispositivi optoelettronici e fotonici per applicazioni alle ICT e alla scienza dei materiali - i processi micro e nanotecnologici basati su litografia ottica avanzata, etching e additive manufacturing Le abilità trasmesse riguardano: - la progettazione e l'utilizzo di dispositivi integranti materiali funzionali per l’ottica e la fotonica - lo sviluppo di processi di micro e nanostrutturazione avanzata di materiali metallici, semiconduttori, ceramici e polimerici.
The knowledge transmitted by the course to students involves: - the physical phenomena concerning photon-matter interaction. - the optoelectronic and photonic devices for application to ICTs and material science - the micro- and nano-technological processes based on optical advanced lithography, etching e additive manufacturing The transmitted abilities include: - design and application of devices based on functional materials for optics and photonics. - development of advanced processes devoted to micro- and nano-patterning of materials such as metals, semiconductors, ceramics and polymers.
Le conoscenze ritenute già acquisite riguardano tutta la Fisica di base (meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica ondulatoria, elementi di struttura della materia), la Meccanica quantistica ondulatoria ed il formalismo di Dirac, la Meccanica statistica e le statistiche quantistiche per fermioni e bosoni, la Fisica dello stato solido ed i Dispositivi elettronici. Le abilità che gli studenti devono già possedere riguardano l'applicazione dei principi della meccanica quantistica e statistica a sistemi semplici; l'approccio ai problemi attraverso l'applicazione dell'analisi matematica avanzata e dei metodi matematici per l'Ingegneria, l'applicazione dei concetti generali della fisica dello stato solido.
The students must know all the subjects of Elementary Physics (mechanics, thermodynamics, electromagnetism, wave optics, elements of structure of matter), quantum wave mechanics and the Dirac's formalism; statistical mechanics, the Fermi-Dirac and Bose-Einstein statistical distributions, solid-state physics and electronic devices. The abilities that the student must already have deal with applying quantum mechanical principles to simple systems; elementary and advanced calculus, mathematical methods, applying general solid-state-physics concepts to specific functional materials.
Interazione fotoni-materia e definizione delle proprietà ottiche della materia alla base dei fenomeni di assorbimento ed emissione (2 cr) Proprietà dei materiali e dispositivi fotorivelatori e sorgenti di luce coerente (2 cr) Litografia ottica avanzata, processi di etching, processi di additive manufacturing (2 cr)
Photon-matter interactions, optical properties of condensed matter with the focus on light absorption and emission (2 cr) Properties of materials and devices such as photodetectors and light sources (2 cr) Advanced optical lithography, etching and additive manufacturing processes (2 cr)
Il Corso consta di lezioni teoriche in aula, con la discussione di molteplici esempi applicativi.
The course concerns theoretical lectures, with the discussion of several application case studies.
Selezione di capitoli dai seguenti testi: - “Origine Classica della Fisica Moderna”, S. Costa, E. Predazzi, ed. Levrotto e Bella - “Classical Electrodynamics”, J. D. Jackson, ed. Wiley - “Solid State Physics”, N. W. Ashcroft, N. D. Mermin - “Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings”, H. Raether, ed. Springer - “Introduction to Fourier Optics”, J.W. Goodman - “Fundamentals of photonics”, B.E.A. Saleh and M. C. Teich, Ed. Wiley Dispense messe a disposizione dai docenti del corso
Selected chapters from the following texts: - “Origine Classica della Fisica Moderna”, S. Costa, E. Predazzi, ed. Levrotto e Bella - “Classical Electrodynamics”, J. D. Jackson, ed. Wiley - “Solid State Physics”, N. W. Ashcroft, N. D. Mermin - “Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings”, H. Raether, ed. Springer - “Introduction to Fourier Optics”, J.W. Goodman - “Fundamentals of photonics”, B.E.A. Saleh and M. C. Teich, Ed. Wiley Learning material provided by teachers
Modalità di esame: prova scritta; prova orale facoltativa;
L'esame finale comprende uno scritto e un orale. Lo scritto comprende domande a risposta aperta sulla teoria svolta a lezione. Il tempo complessivamente assegnato per la prova scritta è di 2 ore, per superare lo scritto occorre ottenere un punteggio complessivo pari a 18/30. L'orale ha una durata di circa 30', e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni. Il voto finale è una media della valutazione di scritto e orale.
Exam: written test; optional oral exam;
The exam concerns a written and an oral test. The written exam deals with open questions on the developed theory, with a scheduled time of 2 hours. The written test is passed with a total score of at least 18/30. The oral exam lasts around 30’. The final mark is the average of written/oral scores


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