Φυσική και Διατάξεις Διηλεκτρικων,Ημιαγώγιμων και Ιοντικών Υλικών

Tίτλος του μαθήματος

Φυσική και Διατάξεις Διηλεκτρικων, Ημιαγώγιμων και Ιοντικών Υλικών

Κωδικός αριθμός μαθήματος

ELMP12

Τύπος του μαθήματος

Επιλογής

Επίπεδο του μαθήματος

Μεταπτυχιακό

Έτος σπουδών

Εξάμηνο

Πιστωτικές μονάδες ECTS

6

Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων

Δ. Σκαρλάτος, Επ. Καθηγητής
Χρ. Κροντηράς, Καθηγητής
Στ. Γεωργά, Καθηγήτρια
Ε.Βιτωράτος, Καθηγητής

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

Στόχος του μαθήματος είναι οι φοιτητές να κατανοήσουν

(α) Τις βασικές φυσικές ιδιότητες και μεγέθη διηλεκτρικών,ημιαγώγιμων και ιοντικών υλικών και τους μηχανισμούς που διέπουν την αγωγιμότητά τους σε μικροσκοπικό επίπεδο.
(β) Τις βασικές φυσικές ιδιότητες και μεγέθη ετεροεπαφών ημιαγωγών και ετεροεπαφών μετάλλων / μονωτών / ημιαγωγών και την λειτουργία βασικών διατάξεων που στηρίζονται σε αυτές.
(γ) Τις βασικές διατάξεις ιοντικών υλικών και εφαρμογές.

Δεξιότητες

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες

1. Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών εννοιών, και μεγεθών της φυσικής διηλεκτρικών,ημιαγώγιμων και ιοντικών υλικών,των ετεροεπαφών τους και των διατάξεων που στηρίζονται σε αυτά.

2. Ικανότητα επίλυσης σύνθετων προβλημάτων, είτε καθαρά θεωρητικών είτε αναδυόμενων από πρακτικές εφαρμογές και απαιτήσεις της τεχνολογίας των υλικών αυτών.

3. Δεξιότητες μελέτης που χρειάζονται για τη συνεχή επαγγελματική τουανάπτυξη

Προαπαιτήσεις

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

1. Διηλεκτρικά: Εισαγωγικές έννοιες - Διηλεκτρικά σε Στατικό και σε χρονικά εξαρτώμενο πεδίο - Μηχανισμοί αγωγιμότητας σε λεπτά μονωτικά υμένια.

2.Ημιαγωγοί Ι: Στατιστική των φορέων αγωγιμότητας.

Ενδογενείς ημιαγωγοί.Εξωγενείς ημιαγωγοί.Στατιστική των φορέων αγωγιμότητας εκτός θερμοδυναμικής ισσορροπίας.Διαδικασίες άμεσης και έμμεσης γέννεσης-επανασύνδεσης φορέων.

3.Ημιαγωγοί ΙΙ: Αγωγιμότητα.

Ρεύματα ολισθήσεως.Ρεύματα διαχύσεως.Μικροσκοπικοί μηχανισμοί. Συνύπαρξη ρευμάτων ολισθήσεως και διαχύσεως. Εξίσωση συνεχείας.

4.Ημιαγωγοί ΙΙΙ: Ανομοιόμορφη νόθευση ημιαγωγών.

Γενική θεωρία της διάχυσης προσμίξεων σε ημιαγωγούς.Αυτοαναπτυσσόμενα δυναμικά.Η επαφή p-n.

5.Ημιαγωγοί ΙV: Η επαφή Μετάλλου-Μονωτή-Ημιαγωγού (ΜIS). Φαινομενολογική περιγραφή.Πλήρη μοντέλλα περιγραφής.Χωρητικότητα ιδανικής επαφής MIS.Αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά.

6. Ημιαγωγοί V: Το τρανζίστορ MOSFET.

MOSFET μεγάλου καναλιού. MOSFET μικρού καναλιού.Σμίκρυνση του MOSFET.

7.Ιοντικά Υλικά. Μηχανισμοί ιοντικής αγωγιμότητας. Τεχνικές προσομοίωσης. Δυναμικά μεταξύ μορίων. Na SuperIonic CONductor (NASICONs). Εφαρμογές

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

1) A.K. Jonscher “Dielectric Relaxation in Solidis” Chelsea 1983

2) S.M.Sze “Physics of Semiconductor Devices”, 3^rdEd., Wiley, (2002).

3) S.Wang, “Fundamentals of Semiconductor Theory and Device Physics”,

Prentice Hall, 1989

4) Ionic Conduction in Solid State (2006) P. Padma et al. J. Chem. Sci. Vol.118(1) pp135-154. Molecular dynamics simulation of Ionic Conductors: perspectives and limitations (2011) Dirk Zahn. J. Mol. Model Vol.17:1531-1535.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

- Παραδόσεις στον πίνακα

- Παρουσιάσεις με powerpoint

- Καθοδηγούμενη μελέτη

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης

(α) Εργασίες για το σπίτι σε επιλεγμένα θέματα, προβλήματα και ασκήσεις

(β) Τελική εξέταση σε όλη την ύλη.

Ο τελικός βαθμός υπολογίζεται ως το άθροισμα :

(Μέσος Βαθμός Εργασιών x 0.5) + (Βαθμός τελικής εξέτασης x 0.5)

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις στην Αγγλική γλώσσα στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.

Tίτλος του μαθήματος	Φυσική και Διατάξεις Διηλεκτρικων, Ημιαγώγιμων και Ιοντικών Υλικών
Κωδικός αριθμός μαθήματος	ELMP12
Τύπος του μαθήματος	Επιλογής
Επίπεδο του μαθήματος	Μεταπτυχιακό
Έτος σπουδών
Εξάμηνο
Πιστωτικές μονάδες ECTS	6
Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων	Δ. Σκαρλάτος, Επ. Καθηγητής Χρ. Κροντηράς, Καθηγητής Στ. Γεωργά, Καθηγήτρια Ε.Βιτωράτος, Καθηγητής
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος	Στόχος του μαθήματος είναι οι φοιτητές να κατανοήσουν (α) Τις βασικές φυσικές ιδιότητες και μεγέθη διηλεκτρικών,ημιαγώγιμων και ιοντικών υλικών και τους μηχανισμούς που διέπουν την αγωγιμότητά τους σε μικροσκοπικό επίπεδο. (β) Τις βασικές φυσικές ιδιότητες και μεγέθη ετεροεπαφών ημιαγωγών και ετεροεπαφών μετάλλων / μονωτών / ημιαγωγών και την λειτουργία βασικών διατάξεων που στηρίζονται σε αυτές. (γ) Τις βασικές διατάξεις ιοντικών υλικών και εφαρμογές.
Δεξιότητες	Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες 1. Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών εννοιών, και μεγεθών της φυσικής διηλεκτρικών,ημιαγώγιμων και ιοντικών υλικών,των ετεροεπαφών τους και των διατάξεων που στηρίζονται σε αυτά. 2. Ικανότητα επίλυσης σύνθετων προβλημάτων, είτε καθαρά θεωρητικών είτε αναδυόμενων από πρακτικές εφαρμογές και απαιτήσεις της τεχνολογίας των υλικών αυτών. 3. Δεξιότητες μελέτης που χρειάζονται για τη συνεχή επαγγελματική τουανάπτυξη
Προαπαιτήσεις
Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος	1. Διηλεκτρικά: Εισαγωγικές έννοιες - Διηλεκτρικά σε Στατικό και σε χρονικά εξαρτώμενο πεδίο - Μηχανισμοί αγωγιμότητας σε λεπτά μονωτικά υμένια. 2.Ημιαγωγοί Ι: Στατιστική των φορέων αγωγιμότητας. Ενδογενείς ημιαγωγοί.Εξωγενείς ημιαγωγοί.Στατιστική των φορέων αγωγιμότητας εκτός θερμοδυναμικής ισσορροπίας.Διαδικασίες άμεσης και έμμεσης γέννεσης-επανασύνδεσης φορέων. 3.Ημιαγωγοί ΙΙ: Αγωγιμότητα. Ρεύματα ολισθήσεως.Ρεύματα διαχύσεως.Μικροσκοπικοί μηχανισμοί. Συνύπαρξη ρευμάτων ολισθήσεως και διαχύσεως. Εξίσωση συνεχείας. 4.Ημιαγωγοί ΙΙΙ: Ανομοιόμορφη νόθευση ημιαγωγών. Γενική θεωρία της διάχυσης προσμίξεων σε ημιαγωγούς.Αυτοαναπτυσσόμενα δυναμικά.Η επαφή p-n. 5.Ημιαγωγοί ΙV: Η επαφή Μετάλλου-Μονωτή-Ημιαγωγού (ΜIS). Φαινομενολογική περιγραφή.Πλήρη μοντέλλα περιγραφής.Χωρητικότητα ιδανικής επαφής MIS.Αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά. 6. Ημιαγωγοί V: Το τρανζίστορ MOSFET. MOSFET μεγάλου καναλιού. MOSFET μικρού καναλιού.Σμίκρυνση του MOSFET. 7.Ιοντικά Υλικά. Μηχανισμοί ιοντικής αγωγιμότητας. Τεχνικές προσομοίωσης. Δυναμικά μεταξύ μορίων. Na SuperIonic CONductor (NASICONs). Εφαρμογές
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη	1) A.K. Jonscher “Dielectric Relaxation in Solidis” Chelsea 1983 2) S.M.Sze “Physics of Semiconductor Devices”, 3^rdEd., Wiley, (2002). 3) S.Wang, “Fundamentals of Semiconductor Theory and Device Physics”, Prentice Hall, 1989 4) Ionic Conduction in Solid State (2006) P. Padma et al. J. Chem. Sci. Vol.118(1) pp135-154. Molecular dynamics simulation of Ionic Conductors: perspectives and limitations (2011) Dirk Zahn. J. Mol. Model Vol.17:1531-1535.
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι	- Παραδόσεις στον πίνακα - Παρουσιάσεις με powerpoint - Καθοδηγούμενη μελέτη
Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης	(α) Εργασίες για το σπίτι σε επιλεγμένα θέματα, προβλήματα και ασκήσεις (β) Τελική εξέταση σε όλη την ύλη. Ο τελικός βαθμός υπολογίζεται ως το άθροισμα : (Μέσος Βαθμός Εργασιών x 0.5) + (Βαθμός τελικής εξέτασης x 0.5)
Γλώσσα διδασκαλίας	Ελληνικά. Mπορούν όμως να γίνουν οι παραδόσεις στην Αγγλική γλώσσα στην περίπτωση που αλλοδαποί φοιτητές παρακολουθούν το πρόγραμμα.