ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

Ειδικού Υποβάθρου

Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού

* Εξοικείωση με βασικές έννοιες που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των ιδιοτήτων των υλικών. * Εξοικείωση με τους βασικούς μηχανισμούς που διέπουν την αλληλεπίδραση εξωτερικών διαταραχών (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, στατικό ηλεκτρικό/μαγνητικό πεδίο) με τα υλικά. * Άμεση συσχέτιση, πειραματική προσέγγιση και εφαρμογή των διαδικασιών που χρησιμοποιούνται στο αντίστοιχο θεωρητικό μάθημα μέσα από την διεξαγωγή πειραμάτων. * Εκμάθηση βασικών τεχνικών χαρακτηρισμού υλικών: αρχή λειτουργίας, εξοικείωση με τον εξοπλισμό, καταγραφή, επεξεργασία και αποτίμηση δεδομένων. * Εκμάθηση βασικών μεθόδων υπολογισμού ηλεκτρονικών και δομικών ιδιοτήτων των υλικών. * Εξάσκηση στη συγγραφή εργαστηριακών αναφορών για την παρουσίαση και στοιχειώδη ερμηνεία των αποτελεσμάτων.

Περιεχόμενο μαθήματος - Ενημέρωση φοιτητών. Εισαγωγικές έννοιες σχετικές με τεχνικές δομικού και ηλεκτρικού χαρακτηρισμού. - «Αντίστροφος χώρος και ζώνη Brillouin». Αισθητοποίηση σχέσης εικόνας περίθλασης – αντιστρόφου χώρου και της εικόνας περίθλασης ως μετασχηματισμός Fourier. Εμπέδωση σχέσης ευθέως και αντιστρόφου χώρου. Αντίστροφος χώρος και ζώνη Brillouin για βασικά πλέγματα: fcc, bcc, hcp, δομή αδάμαντα, σφαλερίτη, βουρτσίτη. - «Ηλεκτρονική Μικροσκοπία». Τρόποι λειτουργίας ηλεκτρονικού μικροσκοπίου (modes) και διαδραστικά προγράμματα παράστασης λειτουργίας του. Η απεικόνιση στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, μεγέθυνση, διακριτική ικανότητα Αποτίμηση εικόνων περίθλασης μονοκρυσταλλικού και πολυκρυσταλλικού υλικού. Δεικτοδότηση - ταυτοποίηση φάσεων. - «Προσομοίωση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου». Προσομοίωση της διαδικασίας εισαγωγής δείγματος, ευθυγράμμιση του οργάνου, δημιουργία προτύπου περίθλασης ηλεκτρονίων από κρυσταλλικό δείγμα, λήψη εικόνας φωτεινού και σκοτεινού πεδίου και λήψη εικόνας ΤΕΜ υψηλής ανάλυσης (HRTEM). Η μελέτη γίνεται (α) για δείγμα νανοσωματιδίων και (β) για δείγμα στερεών ιζημάτων εντός μεταλλικής μήτρας. - «Μελέτη επιφανειών και επιφανειακών ατελειών». Απεικονιστική μικροσκοπία σάρωσης με τη χρήση του NanoEducator Scanning Probe Microscope. Μετρήσεις αντιπροσωπευτικών δειγμάτων: ποιοτικός και ποσοτικός χαρακτηρισμός επιφανειών (π.χ. τραχύτητα επιφάνειας). - «Ι-V χαρακτηριστικές». Χαρακτηρισμός p-n ανορθωτικών επαφών μέσω χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης (I-V). Από την ανάλυση της χαρακτηριστικής (I-V) - με τη βοήθεια λογισμικού - υπολογίζουμε το ρεύμα κόρου, το συντελεστή ιδανικότητας, την αντίσταση σειράς και την παράλληλη αντίσταση της διόδου. - «Μέτρηση αγωγιμότητας, φαινόμενο Hall». Πειραματικές τεχνικές χαρακτηρισμού των ηλεκτρικών ιδιοτήτων ημιαγωγικών υλικών και διατάξεων. Μέτρηση ειδικής αντίστασης με δύο και τέσσερις επαφές (Van der Pauw). Προσδιορισμός του είδους και της συγκέντρωσης των φορέων βάσει του φαινομένου Hall. - Εισαγωγικές έννοιες σχετικές με τεχνικές οπτικού χαρακτηρισμού. - «Ηλεκτρονική δομή στερεών». Υπολογισμοί κρυσταλλικής δομής ημιαγωγών (π.χ. Si, GaN) και ενεργειακών ταινιών με τη χρήση υπολογιστικών μεθόδων πρώτων αρχών. Ταινίες αγωγιμότητας, σθένους. Πρώτη ζώνη Brillouin. Υπολογισμοί πυκνότητας καταστάσεων, ενέργειας Fermi. Ηλεκτρονική διαμόρφωση και δεσμοί μεταξύ των ατόμων. - «Απορρόφηση και ανακλαστικότητα». Ηλεκτρονικές μεταπτώσεις και φασματοσκοπία απορρόφησης. Προσδιορισμός ενεργειακών χασμάτων ημιαγωγών από το φάσμα απορρόφησης. Επίδραση της συγκέντρωσης n-τύπου προσμίξεων στην ακμή απορρόφησης ημιαγωγού. Φάσματα ανακλαστικότητας και προσδιορισμός πάχους λεπτών υμενίων (χρήση φορητής διάταξης AVARAMAN). - «Δονητικές ιδιότητες της ύλης: φασματοσκοπία Raman». Μοριακές δονήσεις σε πολυμερή ή άλλες οργανικές ενώσεις. Προσδιορισμός της συχνότητας της δόνησης με προσομοίωση (fitting) φασμάτων και ταυτοποίηση υλικών από το φάσμα Raman. Φωνόνια σε στερεά: προσδιορισμός της συχνότητας του τρόπου δόνησης, επίδραση του είδους των ατόμων, της συμμετρίας και της κρυσταλλικότητας (χρήση φορητής διάταξης AVARAMAN). - «Δονητικές ιδιότητες της ύλης: φασματοσκοπία FTIR». Μέθοδοι μετρήσεων με φασματοσκοπία ταλαντώσεων, φασματοσκοπία μεσαίου και μακρινού υπερύθρου IR με μετασχηματισμούς Fourier (FTIR), συμβολόμετρα, μικροφασματοσκοπία FTIR. Οπτικός χαρακτηρισμός in situ. Φασματοσκοπία ανακλαστικότητας και διαπερατότητας FTIR και ταυτοποίηση υλικών. Παρατήρηση και χαρακτηρισμός με μικροφασματοσκοπία FTIR ανομοιογενών δειγμάτων. - Συνολική συζήτηση επί των τεχνικών χαρακτηρισμού και παρουσίαση επιλεγμένων εργασιών.

δομικός, ηλεκττρικός, οπτικός χαρακτηρισμός

19-08-2025