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Propriétés Physiques de la Matière 1

Objectifs

A la fin de ce module, l'étudiant devra avoir compris et pourra expliquer un certains nombre de notions de mécanique quantique et de structure électronique des solides, associées à l'ingénierie des bandes des dispositifs modernes. En particulier, il devra appliquer les notions suivantes: moments cinétiques quantifiés et leur composition, théorie de perturbations stationnaires et dépendantes du temps, et traiter le cas d'un système quantique de particules indiscernables, au traitement de cas simples tels que la recombinaison radiative, atome à plusieurs électrons, système à deux états, modèle simple du magnétisme. Il devra notamment savoir calculer des spectres énergétiques à partir d'hamiltoniens-modèle et argumenter les résultats.

De plus l'étudiant devra être capable de relier le principe de fonctionnement des différentes diodes et la structure électronique des matériaux. Par exemple, l'étudiant devra être capable de présenter et interpréter la structure de bandes des semi-conducteurs, sa relation avec les concepts zone Brillouin, de masse effective, formalisme électron-trou, et en déduire les propriétés physiques.

Pré-requis

Nanophysique I et II (S5 I3AIPH20, S6 I3AIPH30)
Physique Quantique (S6 I3MAPH30)

Physique des matériaux (S6 I3MAPH10, I3MAPH50)

Outils mathématiques : nombres complexes, manipulation de vecteurs, calcul matriciel et différentiel

Pré-requis recommandés

La principale difficulté a pour source la mise en application des outils mathématiques portant sur la manipulation du calcul matriciel essentiellement. Afin de remédier à ce problème, l'apprentissage et l'utilisation d'un logiciel de type calcul formel (Maxima) sont mis en place.

Evaluation

L'évaluation des acquis d'apprentissage est réalisée en continu tout le long du semestre. En fonction des enseignements, elle peut prendre différentes formes : examen écrit, oral, compte-rendu, rapport écrit, évaluation par les pairs...

Bourse

Supports de cours: Mécanique Quantique, I. Gerber 2010 et Structure électronique des solides, B. Urbaszek 2010.

Livres :
« Mécanique Quantique » C. Cohen-Tannoudji, B. Diu et F. Laloë (Hermann)
« Quantum Mechanics » A. I. M Rae (Taylor and Francis)

« Physique du solide ¿ Propriétés électroniques »
M. Brousseau (Masson)
« Physique de l¿état solide » C. Kittel (Dunod Université)
« Solid State Physics » N.W. Ashcroft / N.D. Mermin (Thomson)