Cours : 18 h

Objectifs

Lorsqu'on cherche à décrire le comportement électrique, magnétique, optique ou thermique des solides, il n'est pas possible, compte tenu du nombre élevé d'atomes par unité de volume d'effectuer une analyse précise à partir du comportement de chaque atome.
La physique du solide permet de construire des modèles qui, s'ils sont vérifiés par des expériences, peuvent être considérés comme représentatifs.
Le formalisme, construit à cette fin, a de nombreuses applications. Des exemples seront donnés dans des domaines variés et parfois apparemment très éloignés de la physique du solide.

Contenu

1. Premières approches théoriques des propriétés des solides
   
   
   • Modèle de Drude d'un métal (classique)
     
   • Modèle de Sommerfeld d'électrons libres (traitement quantique mais sans potentiel cristallin)
   
   
2. Phonons
   
   
   • Zones de Brillouin
     
   • Vibrations du réseau cristallin
     
   • Chaleur spécifique d'un cristal
   
   
3. Electrons dans un cristal (traitement quantique)
   
   
   • Théorème de Bloch
     
   • Modèle d'électrons presque libres
     
   • Modèle de liaisons fortes
     
   • Conséquence de l'existence des bandes électroniques
   
   
4. Occupation des bandes. Semi-conducteurs, métaux
   
   
   • Semi-conducteurs intrinsèques
     
   • Semi-conducteurs dopés
     
   • Conductivité électrique (approximation de temps de relaxation)
   
   
5. Propriétés optiques des solides
   
   
   • Phénomènes optiques dans des matériaux massifs
     
   • Propriétés optiques des hétéro-structures
   
   
6. Supraconductivité
   
   
   • Aspects historiques
     
   • Approches théoriques
     
   • Applications de la supraconductivité
   
   
7. Conclusions
   
   
   • Problématiques actuelles et défis de la physique des Solides

Préceptorat

• Les systèmes périodiques
  
• Vibrations et phonons
  
• Chaleur spécifique, susceptibilité paramagnétique, l'électron presque libre
  
• Structure électronique du graphène
  
• Les semi-conducteurs et la jonction PN - applications
  
• Transistor à effet de champ et gaz 2D d'électrons
  
• L'effet Hall quantique

Niveau requis : niveau M1 en physique

Modalités d'évaluation : examen écrit (2-3 heures)

Dernière mise à jour : mercredi 5 juillet 2017