Fisica delle superfici 1

Obiettivo formativo dell'insegnamento è quello di sviluppare conoscenze relative alla teoria e alla fenomenologia delle superfici in generale, coprendo sia tematiche classiche sia
quantistiche, e sviluppando conoscenze specifiche e capacita' di approfondimento individuale. L'insegnamento e' finalizzato anche a fornire allo studente gli strumenti e dicompre
nsione della letteratura scientifica allo stato dell'arte.

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere:

1. La rilevanza e il ruolo avuti dalla Fisica delle Superfici nei principali sviluppi della Fisica della Materia Condensata negli ultimi 50 anni;

2. Le motivazioni fisiche che rendono necessaria, per la
realizzazione di molti esperimenti di Fisica delle Superfici, la realizzazione delle cosiddette condizioni di Ultra Alto Vuoto (UHV), e ne conoscerà la principali problematiche.

3. La corretta impostazione del problema della stabilita' di una superficie solida dal punto di vista termodinamico, e saprà metterlo in relazione con il concetto di tensione super
ficiale.

4. Quali sono le principali tecniche sperimentali che danno accesso al reticolo diretto e/o al reticolo reciproco di superficie, e saprà riconoscerne vantaggi e svantaggi in divers
e situazioni sperimentali.

5. I concetti associati alle applicazioni della trasformata di Fourier bidimensionale in relazione con le possibili strutture periodiche in 2D (i cinque reticoli di Bravais, le loro celle elementari, la zona di Brillouin bidimensionale).

6. I meccanismi fisici alla base dei fenomeni di rilassamento e ricostruzione di superficie. Conoscerà le notazioni di uso corrente per l'identificazione delle ricostruzioni superficiali, anche in presenza di adsorbati.

7. I principi della diffrazione di superficie, e saprà metterli in relazione con gli analoghi principi validi per la diffrazione da parte di un reticolo tridimensionale (sfera di Ewald).

8. Le principali tecniche di preparazione delle superfici, con i relativi campi di applicazione, vantaggi e svantaggi: e.g.: sfaldamento, ion sputtering, epitassia da fasci molecolari (MBE, CBE, MOCVD).

9. Le modalita' fenomenologiche della crescita di film sottili, e saprà associarvi le opportune tecniche sperimentali che ne permettono la caratterizzazione.

10. I principi di funzionamento della tecnica di diffrazione di elettroni a bassa energia (LEED); saprà riconoscere alcuni esempi di spettri LEED; conoscerà vantaggi e limiti del LEED rispetto ad altre tecniche.

11. I principi di funzionamento e le potenzialità
della spettroscopia Auger. Saprà riconoscere alcuni esempi di spettri Auger.

12. Conoscerà i principi di funzionamento dello scattering di ioni (SIMS e RBS),

13. Le principali tappe della scoperta della tecnica detta microscopia a effetto tunnel (STM). Ne conoscerà i principi di funzionamento e la descrizione teorica e fenomenologica (modello di Tersoff e Hamann). Conoscerà gli esempi di applicazione piu' classici, quali quello alla superficie del Silicio (111)(7x7).
Sarà anche a conoscenza della tecnica detta Microscopia a forza atomica (AFM) e delle sue piu' comuni modalita' di applicazione.

14. Le ragioni per le quali la creazione di una superficie puo' indurre l'esistenza di soluzioni dell'equazione di Schroedinger altrimenti non accettabili (stati di superficie), e conoscerà alcuni esempi di tali soluzioni (e.g., Schockley, Tamm). Saprà dedurne le conseguenze e fare la connessione con i fenomeni del Band narrowing e del Surface Core-Level Shift.

15. Le condizioni nelle quali si possono produrre i cosiddetti Stati Immagine.

16. Il fenomeno della riflettivita' ottica di superficie nello schema di Fresnel, e conoscerà l'origine delle deviazioni della riflettività reale da quella di Fresnel.

17. I principi della spettroscopia ottica di anisotropia della riflettività (RAS) e della riflettività differenziale (SDR).

18. Il concetto di fonone di superficie, e di risonanza vibrazionale di superficie. Saprà classificare i fononi di superficie in termini della loro polarizzazione (SP, SH). Saprà descrivere il comportamento vibrazionale di una superficie nel limite del continuo elastico (onda di Rayleigh e le sue applicazioni).