MATERIALI OTTICI ED OPTOELETTRONICI

I materiali ottici ed optoelettronici hanno un impatto significativo nella vita moderna. Essi includono una larga selezione di materiali di diversa natura, sviluppati attraverso un approccio interdisciplinare chimico, fisico ed ingegneristico.

Si possono distinguere due gruppi di materiali ottici: materiali molecolari e di bulk, che vengono a loro volta vengono classificati in base alla loro applicazione in ambito ottico/optoelettronico.

Pertanto, nel corso saranno presentate e discusse le principali famiglie di materiali ottici, in relazione alle loro proprietà molecolari o di bulk, attraverso lo studio della loro struttura cristallina ed elettronica. Particolare attenzione sarà rivolta al design, alla sintesi e alla loro caratterizzazione, al fine di ottimizzarne le proprietà molecolari o di bulk, e la loro applicazione in dispositivi optoelettronici.

In riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacità di comprensione: capacità di ragionamento induttivo e deduttivo. Capacità di comprendere la natura dei materiali investigati e relazionarne le proprietà alla loro struttura

Capacità di applicare conoscenza: capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni ottici e optoelettronici nonché della funzionalità dei materiali ad applicazioni specifiche utilizzando con rigore il metodo scientifico.

Autonomia di giudizio: capacità di ragionamento critico

Abilità comunicative: capacità di descrivere in forma orale, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, un argomento scientifico, illustrandone motivazioni e risultati.

Lezioni frontali..

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Fondamenti di Chimica Inorganica degli elementi dei gruppi principali e dei metalli di transizione. Fondamenti di Chimica Organica. Fondamenti di Chimica-Fisica.

Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Scienze Chimiche

1. Proprietà ottiche lineari e nonlineari: Polarizzabilità e proprietà ottiche lineari dei materiali. Cristalli birifrangenti. Elementi di ottica nonlineare. Processi ottici nonlineari. Design e tecniche per la sintesi di materiali per ottica nonlineare. Materiali elettroottici. Guide d’onda.

2. Materiali per fotonica ed optoelettronica: Proprietà ottiche nei semiconduttori. Materiali a gap diretto. I materiali semiconduttori composti. Composti III-V ternari e quaternari. Semiconduttori II-IV (CdS, CdSe, CdTe) e II-VI (HgCdTe). Ingegnerizzazione dei materiali. Proprietà ottiche di punto: ossidi e fluoruri. I materiali amorfi. Materiali per il fotovoltaico: Si mono e policristallino, film sottili, molecole fotoattive e perovskiti ibride. Materiali elettroluminescenti.

3. Sensori ottici: Sensori chimici basati su processi di assorbimento, fluorescenza, o di risonanza, plasmonica di superficie: tecniche e materiali. Applicazioni dei sensori ottici in ambito alimentare, ambientale, e biomedico. Nanosensori.

4. Dispositivi optoelettronici: Light emitting diodes. Organic light emitting diodes; Laser a semiconduttore, laser a rubino e Nd-YAG. Celle fotovoltaiche ( a base di Si, DSSC e PSC).

1. Riferimenti bibliografici e dispense in lingua inglese
2. Slides delle lezioni in lingua inglese.
3. M. Wakaki, " Optical Materials and Applications", CRC Press, 2013.
4. Y.-L. Chang, "Efficient Organic Light-Emitting Diodes", Pan Stanford Publishing, 2015.
5. J. Singh, “Semiconductor optoelectronics”, Mc Graw Hill, 1995.
6. E. Rosencher and B. Vinter, “Optoelectronics”, Cambridge University Press, 2002.
7. S. Kasap, P. Capper “Handbook of Electronic and photonic Materials” Springer, 2017.

Colloquio orale.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.

Tutti i contenuti del corso.