Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per l'Ingegneria

Basic Course
Reference for timetable Prof. Fabrizio Frezza (fabrizio.frezza@uniroma1.it)
Corso di scrittura tecnico-scientifica (3 CFU) Emilio Matricciani (Politecnico di Milano), gennaio-febbraio 2018
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SCIENZE DEI MATERIALI
Title

S1 Metodi sperimentali per la determinazione di struttura e proprietà elettroniche di sistemi aggregati di bassa dimensionalità
Experimental Methods for the Determination of the Structure and the Electronic Properties of Low-Dimensional Solid Systems
Docenti / Teachers
Prof.Carlo Mariani (Sapienza Università di Roma) and Prof. Francesco OFFI / Prof. Alessandro RUOCCO (Roma Tre)

from February to June 2018

Modulo di Base (obbligatorio) / Basic Module (mandatory) 32 ore / 32 hours (4 CFU / 4 ECTS):

INTERAZIONE DI RADIAZIONE E PARTICELLE CON LA MATERIA e Spettroscopie di fotoemissione e fotoemissione risonante
"Interaction of Electromagnetic Radiation with Matter and Photoelectron Spectroscopy and Resonant Photoemission"

Programma
Introduzione alle spettroscopie di collisione: collisione di elettroni.
Introduzione alle spettroscopie di fotoemissione: basi teoriche, il modello a tre stadi, atomi e molecole, sistemi solidi a bassa dimensione, esperimenti risolti in angolo, esperimenti risolti in tempo. Strumentazione:
particelle cariche, spettroscopia Auger e fotoemissione risonante.
Basi della teoria dell'assorbimento. Teoria della diffusione multipla: un metodo per il calcolo di stati elettronici e osservabili spettroscopiche.
Superfici e sistemi a bassa dimensione, proprietà elettroniche.
La fotoemissione dai livelli atomici profondi ("surface core-level shift").
Fotoemissione risolta in angolo, struttura a bande. Struttura a bande di sistemi 1D, 2D esemplari. Sorgenti di radiazione di sincrotrone. Introduzione al laser ad elettroni liberi: una sorgente coerente dall'ultravioletto ai raggi X.

Synopsis
Introduction to the collision spectroscopies: collisions with electrons.
Introduction to the photoelectron spectroscopy: theoretical background, the three-step model, atoms and molecules, low-dimensional solid systems, experiments with angular resolution, time-resolved experiments. Instrumentation:
charged particles, Auger electron spectroscopy and resonant photoemission.
Theoretical background of absorption. Multiple scattering theory:
a method for the observation of the electronic states and spectroscopy measurements. Surfaces and low-dimensional systems, electronic properties.
Core-level photoemission and surface core-level shifts. Angular resolved photoemissione, electronic band structure. Band structure of exemplary 1D and 2D systems. Electromagnetic radiation sources, synchrotron radiation. Introduction to the free-electron laser: a coherent source of radiation from UV to X rays.

Moduli specialistici opzionali (ognuno 2 CFU) / Optional Specialistic Modules (each 2 ECTS)
da essere definiti in dettaglio / yet to be fully defined

a) Metodologie di scattering e di assorbimento con luce di sincrotrone / Scattering Methodologies and Absorption by Synchrotron Radiation ...
Professor Paolo POSTORINO (Sapienza): Spettroscopia Raman in sistemi di bassa dimensionalità /

S2 Raman Spectroscopy in Low-Dimensional Systems

Programma / Synopsis

1. Fondamenti della spettroscopia Raman (Effetto Raman - Sezione d'urto "Classica".
Cenni di calcolo quantistico della sezione d'urto: approccio diagrammatici. Dispersione fononica. Regole di selezione Raman: analisi in polarizzazione ed assegnazione dei modi fononici).
2. Fondamenti della spettroscopia Raman in sistemi di bassa dimensione (Violazione delle regole di selezione: Brillouin zone folding, finite size effects, e misura della densità degli stati fononici in sistemi
ad alto disordine chimico/configurazionale. Scattering Raman da eccitazioni collettive nei semiconduttori e isolanti.
Applicazioni della spettroscopia Raman a sistemi a bassa dimensionalit‡: film sottili, nanofili di semiconduttori).
3. Fondamenti della spettroscopia Raman risonante ed elettronica (Aumento risonante della sezione dí urto. Energia di deformazione: zinc-blende vs. wurtzite.
Interazione di Frˆhlich.
Metodi sperimentali e risultati. Scattering da cariche libere in semiconduttori: meccanismo, regole di selezione e cinematica. Gas di elettroni bidimensionale: eccitazioni di densità di carica e di spin).
4. Spettroscopia Raman su nanofili semiconduttori (Spettroscopia Raman risolta spazialmente in eterostrutture di nanofili. Spettroscopia Raman dipendente dalla polarizzazione su nanofili: simmetria della struttura cristallina. Dipendenza dei modi fononici dalla composizione. Raman risonante su nanofili con diversa simmetria. Raman elettronico su gas di elettroni bidimensionali nei nanofili).
5. Spettroscopie ottiche ad altissime pressioni in cella ad incudini di diamante (Dipendenza dalla pressure della struttura a bande - Modulazione indotta dalla pressione delle interazioni elettrone-elettrone ed elettrone- fonone).
6. Metodi di termografia con scattering Raman (Raman dipendente dalla temperature. Applicazione alle nanostrutture (nanofili, nanotube di carbonio, grafene).
Combinazione della spettroscopia Raman con misure di trasporto per la determinazione delle proprietà termoelettriche).

c) Micro e Nano Fabbricazione / Micro and Nano Fabrication

 

Lista di corsi mutuabili da corsi di Laurea Magistrale / List of useful courses from the Master degree:

 

I semestre / I semester

• Master S3: M.G. Betti (Corso di Laurea Magistrale in Fisica), “Fisica delle superfici e delle nanostrutture”, 56 ore (6 CFU / ECTS
• Master S4: R. Caminiti (Corso di Laurea Magistrale in Chimica Industriale), “Chimica Fisica III e Laboratorio”, 90 ore (9 CFU / ECTS)
• Master S5: L. Galantini (Corso di Laurea Magistrale in Chimica Industriale), “Chimica Fisica dello Stato Solido e dei Materiali Nanostrutturati”, 48 ore (6 CFU / ECTS)
• Master S6: S. Panero (Corso di Laurea Magistrale in Chmica Industriale), “Sistemi di produzione ed accumulo dell'energia”, 48 ore (6 CFU) / ECTS

 

II semestre / II semester

 

• Master S7: C. Castellani (Corso di Laurea Magistrale in Fisica), “Fisica dei sistemi a molti corpi”, 48 ore (6 CFU / ECTS)
• Master S8: C. Mariani (Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria delle nanotecnologie) “Tecnologie di fabbricazione di nanostrutture e processi di autoassemblaggio”, 60 ore (6 CFU / ECTS)
• Master S9: A. Martinelli (Corso di Laurea Magistrale in Chimica Industriale), “Laboratorio Macromolecole”, 90 ore (9 CFU / ECTS)
• Master S10: M. Rossi (Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria delle nanotecnologie), “Microscopie e tecniche di nanocaratterizzazione ”, 90 ore (9 CFU / ECTS)
• Master S11: I. Fratoddi (Corso di Laurea Magistrale in Chimica Analitica), “Chimica dei materiali polimerici”, 48 ore (6 CFU / ECTS)