Physique de la Matière Condensée 2

L’UE « Physique de la Matière Condensée 2: propriétés électroniques » est destinée aux étudiants intéressés par la physique du solide.

Dans la continuité de l’UE « Physique de la Matière Condensée 1: propriétés structurales » cette UE aborde les propriétés des électrons dans les solides cristallins, la structure de bandes des niveaux électroniques ainsi que les concepts de base de la physique des semi-conducteurs.

L’objectif de cette UE est de montrer comment les propriétés structurales d’invariance par translation déterminent les propriétés des électrons dans les solides cristallins. A partir du théorème de Bloch sont déduites les caractéristiques générales des niveaux électroniques dans les solides (structure de bandes, isolant/semi-conducteur/métal). Après la présentation de deux modèles (électrons presque libres et liaisons fortes), l’UE se spécialise sur les semi-conducteurs et les concepts de base nécessaires à la compréhension de la physique dans ces matériaux clefs pour les technologies de l’information.

Enseignements de mécanique quantique en Licence et de physique du solide (propriétés structurales de la matière condensée) en Master.

Prérequis recommandés :

Enseignements d’initiation à la physique quantique dans les solides cristallins.

Contrôle continu

· Rappels sur la structure cristalline (réseau de Bravais direct, réseau réciproque, première zone de Brillouin).

· Etats de Bloch (opérateur de translation, théorème de Bloch, conditions aux limites de Born-Von Karman, bandes d’énergie, niveau de Fermi).

· Electrons libres (représentation en zone restreinte, densité d’états, surface de Fermi).

· Electrons presque libres: étude qualitative.

· Potentiel périodique: étude au premier ordre en perturbation (dégénérescence de l’énergie non-perturbée, relation de dispersion, discontinuités de l’énergie, surfaces d’égale énergie).

· Modèle des liaisons fortes.

· Semi-conducteurs (composition chimique et structure de bandes, masse effective, trou, impuretés).