SK2766 Halvledar- och nanooptik 6,0 hp

Semiconductor- and Nano-Optics

I kursen ges studenterna baskunskap om halvledaroptik. De lär sig om elektroniska och fononiska optiska övergångar i bulk material och nanostrukturer. Dessutom, bekantar sig studenterna med ämnen vid kunskapsgränsen inom modern nanooptik. De analyserar närfältsljus och dess applikationer i mikroskopi och nanofotonik, samt plasmoner i metalstrukturer.

Visa kursinformation utifrån vald termin och kursomgång:

Kursomgång och genomförande

Ingen kursomgång är vald

Välj termin och kursomgång ovan för att få information från rätt kursplan och kursomgång.

Kursinformation

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll *

Kursen inriktar sig mot mastersstudenter och doktorander. Det är en valbar kurs i Mikroelektronikprogrammet och obligatorisk kurs i Erasmus Mundus programment i Fotonik. Kursen ges på engelska.

Kursen täcker följande områden:

Grunderna i kristall- och bandstrukturen av halvledarmaterial, fria och bundna elektroner och hål, excitoner, plasmoner och fononer.

Optiska mätmetoder.

Elektroniska, excitoniska och fononiska optiska övergångar.

Nanostrukturer i halvledare, inklusive kvantprickarnas teknologi och optiska egenskaper.

Egenskaper hos, samt generation, detektion och analys av närfältsstrålning.

Närfältsmikroskopi.

Egenskaper av plasmoner i tunna metalliska skikt och nanopartiklar.

Lärandemål *

I kursen ges studenterna baskunskap om halvledaroptik. De lär sig om elektroniska och fononiska optiskaövergångar i bulk material och nanostrukturer. Dessutom, bekantar sig studenterna medämnen vid kunskapsgränsen inom modern nanooptik. De analyserar närfältsljus och dess applikationer i mikroskopi och nanofotonik, samt plasmoner i metalstrukturer.

Efter kursen skall studenterna kunna:

  • Ha grundläggande kunskaper om bandstrukturen i halvledarmaterial, fria och bundna elektroner och hål, excitoner, plasmoner och fononer, samt deras påverkan på optiska spektra.
  • Ange distinktioner mellan direkta och indirekta, radiativa och icke-radiativa, samt tillåtna och förbjudna optiskaövergångar i halvledare och deras nanostrukturer.
  • Beräkna energier av excitonernasövergångar i olika material och energi nivåer i kvantbrunnar.
  • Peka ut skillnader och likheter mellan fjärr- och närfältsljus, nanooptik och konventionell optik.
  • Föreslå lämpliga förutsättningar för närfältskarakterisering av följande optiska egenskaper: luminiscens, transmission och reflektion.
  • Beskriva grunderna och identifiera viktiga frågor inom teknik och användning av halvledarnanostrukturer och plasmavågledare.

Dessutom kommer studenterna att vidareutveckla sina färdigheter i litteratursökning samt förberedelse och hållande av föreläsningar.

Kursupplägg

Kursen består av 11 två timmars föreläsningar och en demolab. Hemuppgifter ges efter varje lektion.

Kurslitteratur och förberedelser

Särskild behörighet *

Kandidatexamen i fysik, elektroteknik eller ekvivalent examen. Grunderna i optik (till ex. kurs IO2651, SK2302 Optik) och fasta tillståndets fysik.

Rekommenderade förkunskaper

Ingen information tillagd

Utrustning

Ingen information tillagd

Kurslitteratur

Mark Fox, Optical Properties of Solids (Oxford University Press, 2001, 2010).

Kapitlar från M. Ohtsu and K. Kobayashi, Optical Near Fields (Springer, Berlin, 2004) samt en del vetenskapliga skrifter. Extralitteratur delas ut vid början av kursen.

Examination och slutförande

Betygsskala *

A, B, C, D, E, FX, F

Examination *

  • TEN1 - Tentamen, 6,0 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s samordnare för funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Skriftlig tentamen i 5 timmar, 6,0 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F. Del av det totala betyget kommer från hemuppgifter.

För doktorander, har tentamen form av en slutlig hemuppgift. Betyg: P/F.

Övriga krav för slutbetyg *

33% av slutbetyget kommer från resultat av hemuppgifter och 67% - från tentamen. För att få godkänt (betyg E) ska studenten leverera alla hemuppgifter i tid och få minst 60% av det totala antalet poäng, samt samla nödvändigt antal poäng i tentamen. Åtskillnad mellan högre betygen D och A kommer att göras enligt hemuppgifternas och tentamens resultat, samt for aktivt deltagande i kursen. Hemuppgifternas resultat på över 80% av det totala antal poäng är värd en tentamens uppgift, dvs. man får max. antal poäng för en uppgift per automatik.

För doktorander är graderingen godkänd (G) eller Underkänd (U). Den slutliga examen har en form av den slutliga hemuppgiften. För godkänt får man lösa den slutliga uppgiften med minst 60% av det totala antal poäng. Den slutliga inlämningsuppgiften kräver en mer sofistikerad analys och syntes av kursmaterialet. Dess framgångsrika slutförande visar att en student kan koppla samman olika ämnena i kursen, kan utvärdera dem kritiskt och göra avvägningar i verkliga experimentella situationer.

Möjlighet till komplettering

Ingen information tillagd

Möjlighet till plussning

Ingen information tillagd

Examinator

Saulius Marcinkevicius

Ytterligare information

Kurswebb

Ytterligare information om kursen kan hittas på kurswebben via länken nedan. Information på kurswebben kommer framöver flyttas till denna sida.

Kurswebb SK2766

Ges av

SCI/Tillämpad fysik

Huvudområde *

Teknisk fysik

Utbildningsnivå *

Avancerad nivå

Påbyggnad

Kurser och examensarbete i optik, fotonik, halvledarfysik

Kontaktperson

Saulius Marcinkevicius (sm@kth.se)

Etiskt förhållningssätt *

  • Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
  • Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
  • Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Övrig information

Undervisningsspråk: Engelska

Överlappar IO2652 'Optik, fortsättningskurs' 6 hp (som gavs tidigare)

Ersätter IO2663