Semicondutores e Nanoestruturas

Ano
1
Ano lectivo
2021-2022
Código
02003034
Área Científica
Física
Língua de Ensino
Português
Outras Línguas de Ensino
Inglês
Modo de Ensino
Presencial
Duração
Semestral
Créditos ECTS
6.0
Tipo
Opcional
Nível
2º Ciclo - Mestrado

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos de base de Física da Matéria Condensada.

Métodos de Ensino

Alguns dos tópicos serão abordados de forma expositiva, outros serão propostos ao estudante para desenvolvimento autónomo, após uma breve introdução nas aulas. Os alunos farão um conjunto de trabalhos laboratoriais na área. Os alunos deverão consultar bibliografia especializada sobre alguns dos tópicos cobertos pelo programa.

Resultados de Aprendizagem

Objetivos principais:
Conhecimento aprofundado da física dos semicondutores e do funcionamento dos dispositivos semicondutores mais importantes. Conhecimentos teóricos dos fenómenos físicos, incluindo a descrição quântica das propriedades da matéria. Capacidade de resolução de problemas relativos a esta matéria.

Objetivos secundários:
Desenvolvimento de capacidades laboratoriais, nomeadamente na utilização de equipamentos de medida de propriedades eléctricas de semicondutores tais como amplificadores lock-in, electrómetros, etc.

Desenvolvimento de capacidades de busca bibliográfica.

Familiarização com as fronteiras da investigação atual em semicondutores e suas aplicações.

Estágio(s)

Não

Programa

Introdução aos materiais semicondutores. Electrões e lacunas electrónicas. Massa efectiva. Estrutura electrónica e estrutura de bandas.
Estatística dos portadores de carga.
Dinâmica de electrões e lacunas em campos eléctricos e magnéticos.
Semicondutores dopados.
Condução eléctrica e mecanismos de dispersão. Propriedades termoeléctricas.
Condução em campos magnéticos: ressonância de ciclotrão, efeito de Hall, e magnetoresistência.
Condução em campos eléctricos elevados (electrões "quentes").
Propriedades ópticas: Absorção fundamental. Excitações interbandas assistidas por fonões. Excitações por portadores de cargas livres. Fotocondutividade.
Difusão. Lei de Fick, relação de Einstein.
Dispositivos semicondutores .
Junção p-n.
Díodos Zenner, efeito de túnel e de Gunn.
LEDs e LASERs. Células fotovoltaicas e fotodíodos.
Transístor de junção e FETs.
Interface metal/semicondutor. Díodos de Schottky e MOSFETs.
Heteroestruturas. Pontos e poços quânticos. Super-redes.
Nanotecnologia.

Docente(s) responsável(eis)

Rui César do Espírito Santo Vilão

Métodos de Avaliação

Avaliação 2
Trabalho laboratorial ou de campo: 40.0%
Frequência: 60.0%

Avaliação 1
Trabalho laboratorial ou de campo: 40.0%
Exame: 60.0%

Bibliografia

Physics of Semiconductors - an introduction including nano physics and applications, 2nd edition, M. Grundmann, Springer (2010)  ISBN: 3642138837

Band theory and the electronic properties of solids, J. Singleton, Oxford University Press (2001) ISBN: 0198506449

Optical properties of solids, 2nd edition Mark Fox, Oxford University Press (2010) ISBN: 0199573379

Solid State Physics, N.W. Ashcroft, D. Mermin, Holt-Sanders (1976) ISBN: 0030839939

Physics of Semiconductor Devices, M. Shur, Prentice-Hall International, Inc. (1990) ISBN: 0136667023.