Il corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali Funzionali si pone come obiettivo il far conoscere agli studenti la classe dei materiali semiconduttori e le problematiche relative al concetto di materiale funzionale. Il corso tratta: della teoria necessaria per comprendere il funzionamento di un semiconduttore, del funzionamento di alcuni dispositivi di base, dei processi tecnologici utilizzati per ottenere i materiali semiconduttori e per costruire i dispositivi, di alcune tecniche di caratterizzazione. Il corso si pone come obiettivo anche la familiarizzazione con la modalità di calcolo tipica dell'ambito dei materiali semiconduttori, tramite esercitazioni mirate, e lo sviluppo della capacità di spiegazione ed esposizione di argomenti affini a quelli del corso, tramite esercitazioni e laboratori di gruppo.

L' obiettivo del corso è che gli studenti comprendano e conoscano:
- i meccanismi fisico-chimici alla base del funzionamento dei semiconduttori;
- la fisica dei dispositivi basati su tali materiali;
- l'interazione tra particelle (elettroni, fotoni) e la materia;
- la relazione struttura-proprietà dei materiali semiconduttori;
- il funzionamento dei principali dispositivi di base;
- i principi base dei materiali per elettronica e optoelettronica;
- le principali tecnologie utilizzate per la preparazione dei materiali semiconduttori;
- alcune tecniche di caratterizzazione.
Il corso mira a far sì che gli studenti comprendano i fenomeni fisici alla base dei materiali funzionali e le modalità con cui la tecnologia cerca di risolvere i problemi. La pura conoscenza, senza un'adeguata comprensione, non viene perseguita durante il corso.

Il corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali Funzionali richiede conoscenze pregresse in:
- analisi matematica (conoscenze di base, derivate, integrali, studio di funzioni)
- fisica I (concetti di base su: dinamica, meccanica dei fluidi, termodinamica)
- chimica (concetti di base su: legame chimico, interazioni intermolecolari, stati della materia, equilibri, cinetica, termodinamica, chimica organica)
- fisica II (proprietà elettriche e magnetiche, onde elettromagnetiche, ottica)
- scienza e tecnologia dei materiali (tutto)
Sono in particolare importanti le conoscenze di fisica II e soprattutto le conoscenze di base di scienza e tecnologia dei materiali.

Il corso verte sui seguenti argomenti:
Chimico-fisica dei materiali: introduzione alla meccanica quantistica, la buca di potenziale, il legame chimico, i solidi. Classificazione dei materiali. I materiali semiconduttori.
Proprietà dei materiali, con particolare attenzione ai materiali semiconduttori: cristallografia e difetti, proprietà elettriche, termiche, magnetiche e ottiche, cenni di superconduttività, cenni di proprietà delle superfici, cenni sui materiali alla nanoscala.
Cenni di fisica dello stato solido. L'elettrone libero e in un solido. Bande nei solidi. Trasporto nei semiconduttori. Drogaggio. Giunzione pn. Transistor.
Precursori del silicio e dei materiali III-V. Crescita dei monocristalli di silicio e dei materiali III-V. Wafering dei substrati e controlli di processo. Clean room e siti produttivi. Tecniche litografiche, di deposizione, di ossidazione, attacchi chimici e diffusione, impiantazione ionica. Tecnologia dei circuiti integrati. Tecnologia dei dispositivi optoelettronici.
Tecniche di caratterizzazione: microscopia ottica ed elettronica, cenni a microscopie SPM, cenni a RBS, SIMS.
Nucleazione e crescita cristallina. Precursori dei materiali III-V e crescita dei monocristalli III-V. Altri semiconduttori. Tecniche di crescita epitassiale. Eterogiunzioni. Quantum well. Dispositivi optoelettronici. Fibre ottiche. Materiali per dispositivi fotonici.
Sicurezza dei materiali, riciclo dei materiali funzionali, ingegneria responsabile.
Esercitazioni di calcolo: onde e particelle, trasporto nei semiconduttori, giunzione pn, diffusione.
Esercitazioni e laboratori di gruppo: smontaggio apparecchiature elettroniche, taglio e preparazione provini per osservazione al microscopio ottico ed elettronico. Presentazioni dei gruppi.
Seminari: presentazione di una realtà industriale; presentazione su argomenti di interesse del corso.

L'insegnamento sarà organizzato con:
- lezioni frontali;
- esercitazioni in aula (con particolare attenzione alla capacità di eseguire calcoli complessi senza errori);
- esercitazioni e laboratori di gruppo, basate sull'analisi di dispositivi elettronici reali;
- seminari di docenti interni o esterni.

Non esiste un libro di testo univoco, la bibliografia del corso sarà citata man mano durante le lezioni. Tuttavia come riferimento generale si consiglia:
- Sze. Dispositivi a semiconduttore. Ed. Hoepli
I docenti si premureranno di fornire agli studenti le diapositive proiettate, prima o dopo la lezione.

L’esame consisterà di tre parti:
- realizzazione di una relazione, denominata "come funziona", in cui ogni studente dovrà scegliere un oggetto, dispositivo, tecnologia, o processo, e descriverlo in un numero limitato di caratteri, privilegiando la parte di spiegazione rispetto alla parte descrittiva. All'esame orale dovrà presentare in pochi minuti tale relazione, spiegando come funziona l'oggetto/dispositivo/... da lui/lei scelto.
- scritto, in cui gli studenti dovranno dare prova di essere in grado di eseguire dei calcoli complessi senza errori.
- orale, in cui gli studenti dovranno essere in grado di dimostrare la comprensione degli argomenti trattati durante il corso. Durante l'orale sarà privilegiata, per il superamento dell'esame, la comprensione dei fenomeni rispetto alla pura conoscenza mnemonica.
Le tre parti dell'esame saranno utilizzate per determinare una valutazione complessiva degli studenti.