Guía docente de Nanodispositivos Optoelectrónicos (M44/56/2/17)

Curso 2023/2024
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 18/07/2023

Máster

Máster Universitario en Física: Radiaciones, Nanotecnología, Partículas y Astrofísica

Módulo

Nanotecnología: Física y Aplicaciones

Rama

Ciencias

Centro Responsable del título

Escuela Internacional de Posgrado

Semestre

Primero

Créditos

6

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Luca Donetti
  • Andrés Godoy Medina

Horario de Tutorías

Luca Donetti

Email
  • Primer semestre
    • Martes 11:30 a 13:30 (Fac. Ciencias-Dpto.Electrónica-Dcho.18)
    • Miércoles 15:30 a 17:30 (Fac. Ciencias-Dpto. Electrónica, Despacho 18)
    • Jueves 11:30 a 13:30 (Fac. Ciencias-Dpto.Electrónica-Dcho.18)
  • Segundo semestre
    • Martes 10:00 a 13:00 (Fac. Ciencias-Dpto. Electrónica, Despacho 18)
    • Jueves 10:00 a 13:00 (Fac. Ciencias-Dpto. Electrónica, Despacho 18)

Andrés Godoy Medina

Email
  • Primer semestre
    • Lunes 11:00 a 13:00 (Dpto.Electronica-Dcho.16)
    • Martes 11:00 a 13:00 (Dpto.Electronica-Dcho.16)
  • Segundo semestre
    • Lunes 11:00 a 13:00 (Dpto.Electronica-Dcho.16)
    • Martes 11:00 a 13:00 (Dpto.Electronica-Dcho.16)

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

  • Fundamentos de la interacción radiación-materia.
  • Nanodispositivos detectores de luz: Fotodiodos y células solares.
  • Nanodispositivos emisores de luz: Ledes y láseres.

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Para cursar la asignatura se recomiendan conocimientos básicos de física del estado sólido, física estadística, física cuántica, electromagnetismo y métodos numéricos de resolución de ecuaciones.

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales

  • CG03. Capacidad de trabajo en equipo. El estudiante deberá integrar su trabajo en el interés de un proyecto común. 
  • CG04. Capacidad de expresar y defender en público los resultados y conclusiones obtenidos como resultado del proceso de aprendizaje. Deberá desarrollar y dominar las técnicas de comunicación oral ante cualquier auditorio. Aprender a utilizar sus potencialidades personales para presentar resultados públicamente. Adquisición del convencimiento de que su conocimiento del trabajo realizado le convierte de inmediato en foco de interés y atención. 
  • CG05. Capacidad de generación de propuestas innovadoras y competitivas en la investigación y en la actividad profesional. 

Competencias Específicas

  • CE01. Capacidad de interpretar datos procedentes de la observación experimental o la simulación numérica. 
  • CE02. Capacidad de considerar rigurosamente las limitaciones e incertidumbres en los resultados y de los métodos que pueden aplicarse para minimizarlas. 
  • CE03. Capacidad de profundizar en los distintos campos de la Física y de identificar los aspectos que se encuentran en los límites del conocimiento. 
  • CE04. Capacidad de formular hipótesis, idear experimentos, manejar métodos de cálculo y simulación numérica y desarrollar modelos. 

Competencias Transversales

  • CT01. Capacidad de razonamiento crítico: el estudiante debe ser capaz de distinguir aquellos aspectos de su trabajo o del de otros que suponen innovación y avance. 
  • CT02. Compromiso ético. Tanto en su etapa de alumno como posteriormente en su trabajo profesional, el estudiante debe ser consciente de la absoluta necesidad de realizar sus tareas con absoluto respeto a la honradez, la verdad y el servicio a la sociedad. 
  • CT03. Capacidad de automotivación. Forma parte de la madurez que debe alcanzarse en el proceso formativo a estos niveles: las dificultades han de enfrentarse con decisión y confianza. 
  • CT04. Capacidad de reconocimiento de la diversidad y multiculturalidad. Forma parte de la actitud vital que se supone al graduado: su conciencia social ha de guiar aquellos aspectos de su profesión que involucren a otros miembros de la comunidad. 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

El alumno sabrá/comprenderá:

  • Los fundamentos físicos de los dispositivos optoelectrónicos.
  • Los modelos físicos que describan el comportamiento de los nanodispositivos optoelectrónicos: Distinguir los distintos procesos de generación y recombinación radiativa y no radiativa que pueden tener lugar en un semiconductor.
  • Relacionar y calcular las magnitudes eléctricas y ópticas propias de los dispositivos emisores y receptores de luz.

El alumno será capaz de:

  • Utilizar herramientas de simulación numérica para analizar el comportamiento de los nanodispositivos optoelectrónicos.
  • Desarrollar de modelos físicos que describan el comportamiento de los nanodispositivos optoelectrónicos.

 

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

  • Revisión de conceptos básicos de Electrónica Física y Heteroestructuras.
  • Diodos detectores de luz. Parámetros característicos. Fotodiodos y células solares. Tipos de fotodiodos y sus características.
  • Procesos de generación y recombinación en semiconductores: Recombinación radiativa y no radiativa.
  • Diodos emisores de Luz (LED): estructuras para alta eficiencia y aplicaciones.
  • Emisión y absorción estimulada. Ecuación de Einstein. Ganancia óptica en un semiconductor. Láseres semiconductores.
  • Aplicaciones optoelectrónicas en sistemas confinados: pozos cuánticos, hilos cuánticos y puntos cuánticos.

Práctico

Seminarios/Talleres:

  • Caracterización de células solares con la herramienta AFORS-HET.
  • Laboratorio de caracterización de dispositivos optoelectrónicos.
  • Simulación de LED con Sentaurus TCAD.

Prácticas de laboratorio:

  • Caracterización eléctrica de una célula solar.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

  • A. Smets, K. Jäger, O. Isabella, R. Van Swaaij, M. Zeman; “Solar energy: The physics and engineering of photovoltaic conversion, technologies and systems”, UIT Cambridge.
  • Jasprit Singh, “Electronic and Optoelectronic Properties of Semiconductor Structures”, Cambridge University Press, 2003.
  • F. Schubert: “Light –Emitting Diodes”, 2nd Edition. Cambridge University Press, 2008.
  • J. T. Verdeyen, “Laser Electronics”, 3rd. Edition Prentice Hall, 1995.
  • Debdeep Jena; "Quantum Physics of Semiconductor Materials and Devices", Oxford University Press, 2022

Bibliografía complementaria

  • Karl F. Renk, Basics of Laser Physics (2 ed.), Springer, 2017.
  • Takahiro Numai, Fundamentals of Semiconductor Laser (2 ed.), Springer, 2015.
  • Manijeh Razeghi, Technology of Quantum Devices, Springer, 2010.

Metodología docente

  • MD01 Lección magistral (Clases teóricas-expositivas). Para transmitir los contenidos de las materias del módulo motivando al alumnado a la reflexión, facilitándole el descubrimiento de las relaciones entre diversos conceptos y formándole una mentalidad crítica. 
  • MD02 Actividades prácticas (Clases prácticas). Para desarrollar en el alumnado las habilidades instrumentales de la materia. 
  • MD03 Seminarios. Para desarrollar en el alumnado las competencias cognitivas y procedimentales de la materia. 
  • MD04 Tutorías académicas: Para orientar al trabajo autónomo y grupal del alumnado, profundizar en distintos aspectos de la materia y orientar la formación académica integral del estudiante. 
  • MD05 Estudio y trabajo autónomo del alumnado. Para favorecer en el estudiante la capacidad para autorregular su aprendizaje, planificándolo, diseñándolo, evaluándolo y adecuándolo a sus especiales condiciones e intereses. 
  • MD06 Estudio y trabajo en grupo. Para favorecer en los estudiantes la generación e intercambio de ideas, la identificación y análisis de diferentes puntos de vista sobre una temática, la generalización o transferencia de conocimiento y la valoración crítica del mismo. 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

El artículo 17 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

  • Exámenes con contenidos teóricos y problemas: 50%
  • Resolución de problemas: 10%
  • Realización, exposición y defensa de trabajos: 40%

Evaluación Extraordinaria

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

  • Examen final de contenidos teóricos y problemas: 100%

Evaluación única final

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases, lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La evaluación consistirá en la realización de un examen final escrito sobre los contenidos de la teoría y resolución de problemas (100% de la calificación).

Información adicional

Se facilitará la comunicación electrónica entre el estudiante y el profesor a través de la plataforma web de apoyo a la docencia PRADO (http://prado.ugr.es/)