Liens entre les propriétés microscopiques (atomiques) et macroscopiques (mesurables, applications) d'un solide, en particulier pour ce qui concerne la conductivité électrique et thermique et les propriétés optiques.
Description quantique d'un solide périodique.
Faire le lien entre les propriétés macroscopiques des solides (conductivité, propriétés optiques, transport de chaleur) et leurs propriétés microscopiques (description atomique, types de liaisons, ..) en s'aidant des lois de la mécanique quantique et de la physique statistiques.
Le cours propose une introduction générale à la physique du solide et des matériaux. Il montre les limites d'une description classique de la matière et fait le lien entre une description microscopique (atomique) et quantique et les propriétés macroscopiques des solides. Les conséquences sur les conductivités électronique et thermique et les propriétés optiques sont mises en évidence. De même, les liens avec les propriétés connues (métal, isolant, ...) et les technologies basées sur les matériaux, comme les semi-conducteur, sont présentés.
1.Introduction et types de liaisons
2. Les électrons dans un cristal
2.1 Modèle (classique) de Drude d'un métal
2.2 Hamiltonien Electronique
2.3 Modèle (quantique) de Sommerfeld d'un métal
2.4 Electrons dans un potentiel périodique
2.5 les semiconducteurs.
2.6 Propriétés diélectriques et optique d'un solide
3. Modes normaux de vibrations et Phonons
3.1 Hamiltonien d'un cristal et constante de force
3.2 Vibration d'un chaine unidimentionelle.
3.3 Matrice dynamique d'un cristal et phonons
3.4 Propriétés thermiques d'un solide
4. Le magnétisme des solides
5. Les nanomatériaux
L'utilisation du tableau, les projections et les temps pour la résolution de problèmes (individuellement ou en groupe) sont alternés. Des capsules vidéos reprennent le contenu du cours et font l'objet de base pour des classes inversées.
Examen oral avec préparation écrite (50%) et examen écrit de résolution de problèmes (25%) (en session) + Travail à réaliser pendant le quadrimestre (25%).
Les étudiants disposent d'un formulaire fourni sur webcampus
Références principales
Physique des Solides. N.W. Ashcroft, D. Mermin. EDP Sciences 2002
Band Theory and Electronic Properties of Solids. J. Singleton 2001. Oxford University Press
The oxford Solid State Basics. S.H. Simon. Oxford University Press 2013
Autres références
Introduction to Solid State Physics. C. Kittel. Wiley . Version française'Physique de l'Etat Solide'. Dunod 2007
Condensed Matter Physics. M.P. Marder. Ed. J. Wiley & Sons New-York 2000
Physique des matériaux Collection : traité des matériaux. Vol 8. M. Gerl, J.P. Issi. Presses Polytechniques et Universitaires Romandes 1997 (
Solide State Physics. Principles and Modern Applications J.J. Quinn, K-S Yi. Springer 2009 (Dpt Phys)
| Formation | Programme d’études | Bloc | Crédits | Obligatoire |
|---|---|---|---|---|
| Bachelier en sciences physiques | Standard | 0 | 4 | |
| Bachelier en sciences physiques | Standard | 3 | 4 |