- Oggetto:
- Oggetto:
CHIMICA INORGANICA AVANZATA
- Oggetto:
ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY
- Oggetto:
Anno accademico 2017/2018
- Codice dell'attività didattica
- MFN1363
- Docenti
- Dott. Paola Benzi (Titolare del corso)
Dott. Paola Antoniotti (Titolare del corso)
Dott. Domenica Marabello (Titolare del corso) - Corso di studi
- Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Laurea Magistrale in Chimica Industriale - Anno
- 1° anno
- Tipologia
- Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 9
- SSD dell'attività didattica
- CHIM/03 - chimica generale e inorganica
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Lezioni frontali facoltative; laboratorio obbligatorio
- Tipologia d'esame
- Scritto ed orale
- Prerequisiti
-
Buone basi di fisica, chimica inorganica e chimica fisica (struttura atomica, legame chimico, termodinamica e termochimica, elementi basilari di cristallografia, conoscenza di tecniche spettroscopiche di indagine.)Solid knowledge of physics, inorganic chemistry and physical chemistry (atomic structure, chemical bond, thermodynamics and thermochemistry, basic knowledge of crystallography and of spectroscopical methods)
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti una panoramica su alcuni dei principali metodi impiegati per ottenere materiali sottoforma di film.Parallelamente, l'insegnamento si propone di fornire, attraverso le esercitazioni, una introduzione ai metodi sperimentali e teorici utilizzati per lo studio dei meccanismi di reazione che stanno alla base dei processi di deposizione di materiali di metodi innovativi di sintesi di materiali semiconduttori. Infine saranno illustrate due tecniche fondamentali per lo studio di materiali solidi cristallini (diffrazione dei raggi X da cristallo singolo e da polveri cristalline) e i principi di crescita dei cristalli.The course aims to provide the students with an overview about the main methods to obtain materials as films. Moreover, the course aims to provide, through the practice lessons, an introduction to experimental and theoretical methods employed for the study of reaction mechanisms which are the basis of deposition processes of materials and of innovative synthesis techniques.- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere le principali tecniche di sintesi utilizzate per ottenere film di materiali. Dovrà dimostrare una buona conoscenza della tecniche di Physical Vapor Deposition e Chemical Vapor Deposition e dimostrare una buona familiarità con i metodi di base di modellizzazione di meccanismi di reazione mediante calcoli ab initio. Capacità di interpretare criticamente i risultati della diffrazione da cristallo singolo e da polveri cristalline.At the end of the course the student will have to know the main techniques of films deposition. He will have to show a solid knowledge of Physical Vapor Deposition and Chemical Vapor Deposition techniques and of its variants. Morevoer, the student will be familiar with the basic ab initio methods for reaction mechanism modeling. Ability to interpret results of single crystal and powder X-ray diffraction techniques. Finally, two fundamental techniques for the analysis of solid crystalline materials (single crystal and powder X-ray diffraction) will be treated and principles of crystal growth.- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L'insegnamento è costituito da a) 7 crediti di lezioni frontali (56 ore), frequenza facoltativa; b) 2 crediti di esercitazioni (24 ore) in aula informatica, frequenza obbligatoria.The course consists of: a) class lessons, 7 credits, corresponding to 56 hours. Attendance: optional. b) working lessons, 2 credits, 24 hours. Attendance: mandatory.- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame è costituito da tre prove in itinere, una per ciascuna delle parti del corso svolte dai rispettivi docenti. Le prove relative alle lezioni frontali saranno orali; per la parte di esercitazioni è prevista la stesura di una relazione. Il voto complessivo di esame sarà una media pesata sui rispettivi crediti dei voti riportati nelle quattro prove in itinere.The exam consists of three tests 'in itinere', one for each part of the course held by the corresponding teacher. Tests concerning class lessons will be oral. Regarding the working lessons, the student will have to prepare a written report. The overall grade will be the weighted average of the four different marks.- Oggetto:
Programma
MODULO A:Introduzione ai metodi di deposizione di materiali sotto forma di film da fase vapore.
Metodi di Physical Vapor Deposition e Chemical Vapor Deposition.
Principi generali e meccanismi di crescita del film e descrizione dei reattori. Schema del processo di deposizione e grandezze relative.
Metodi di Physical Vapor Deposizion: Evaporazione termica, ad arco elettrico e a cannone elettronico. Sputtering. Pulsed Laser Deposition. Epitassia da fasci molecolari.
Chemical Vapor Deposition: reazioni e precursori. Attivazione termica, con radiazioni elettromagnetiche (foto e laser CVD) e via plasma (RF, MW). Atomic Layer Deposition.
Applicazioni, vantaggi e svantaggi dei singoli metodi.
Trattamenti post deposizione: Drogaggio, Ossidazione e Etching.
MODULO B
Studio di superfici di energia potenziale con tecniche computazionali.
Equazione di Schrodinger. Funzione d'onda determinantale. Equazione di Hartree-Fock. Teoria del funzionale della densità elettronica. I teoremi di Hohenberg e Kohn. Il metodo di Kohn e Sham. Metodi del gradiente per lo studio delle superfici di energia potenziale. Esercitazione in aula informatica sull'uso del programma GAUSSIAN09. Studio della superficie di energia potenziale: Si+ con SiH4.
Ricerca di punti di minimo relativi alla reazione Si+ con SiH4. Ricerca dei punti di sella del primo ordine relativi alla reazione Si+ con SiH4.
Caratterizzazione dei punti critici individuati, mediante il calcolo analitico dell'Hessiana.MODULO C
Introduzione alla cristallografia: elementi di simmetria, classi cristalline, reticoli di Bravais, gruppi spaziali, reticolo reciproco, notazione di Hermann-Mauguin e lettura tabelle internazionali.
Diffrazione dei raggi X: interazione raggi X-materia legge di Bragg, sfera di Evald.
Diffrazione dei raggi X da cristallo singolo: strumentazione, scelta e montaggio campione, acquisizione dati, risoluzione strutturale, applicazioni.
Diffrazione dei raggi X da polveri cristalline: strumentazione, preparazione campione, acquisizione dati, interpretazione dei risultati, applicazioni.
Introduzione alla crescita dei cristalli: termodinamica e cinetica della nucleazione, morfologia e abito cristallino, teoria PBC, meccanismi di crescita delle facce, geminazione, effetto delle impurezze o additivi sulla crescita, metodi per influenzare la morfologia e l’abito di un cristallo.
MODULE AIntroduction to the materials deposition methods from vapor phase.
Physical Vapor Deposition e Chemical Vapor Deposition.
General principles, film growth mechanisms and reactors description.
Scheme of deposition process and related equations.
Physical Vapor Deposition: Thermal, Electron Beam and Electric Arc Evaporation. Sputtering. Pulsed Laser Deposition. Molecular Beam Epitaxy.
Chemical Vapor Deposition: reactions and precursors. Thermal CVD, foto and laser CVD and Plasma Enhanced (RF, MW) CVD. Atomic Layer Deposition.
Applications, advantages and disvantages of the different methods.
Post-Deposition treatments: Doping, Oxidation and Etching.
MODULE B
Study of potential Energy surfaces by computational techniques.
Schrodinger equation. Wave functions. Hartree-Fock equation. Density functional theory. Hohenberg e Kohn theorems. Kohn and Sham method. Gradient methods for the study of potential Energy surfaces. Working classes about the use of GAUSSIAN09. Study of the potential energy surface: Si+ with SiH4. Searching for minima points of the reaction of Si+ with SiH4.
Searching for first-order saddle points of the reaction of Si+ with SiH4.
Characterization of the determined critical points, through analytical calculation of the Hessian matrix.MODULE C
Introduction to crystallography: symmetry elements, crystalline classes, Bravais’s lattices, space groups, reciprocal lattice, Hermann-Mauguin notation and Internationa Tables for Crsystallography.
X-ray diffraction: X-ray-matter interaction, Bragg’s law, Evald sphere.
Single crystal X-ray diffraction: instruments, samples choice and mounting, data collection, structural resolution, applications.
Powder X-ray diffraction: instruments, sample preparation, data collection, results interpretation, applications.
Introduction to crystal growth: thermodynamics and Kinetics of nucleation, morphology and crystalline habitus, PBC theory, mechanism of faces growth, twinning, influence of impurities and additives on crystal growth, methods to change morphology or crystalline habitus.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sotto forma di dispense dei docenti scaricabili dal sito del corso o fornite direttamente dai docenti.All the slides of the lessons may be downloaded directly from the course web site.
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