Cours 2019-2020

Physique de l'état solide [SPHYB309]

  • 4 crédits
  • 30h+30h
  • 2e quadrimestre
Langue d'enseignement: Français
Enseignant: HENRARD Luc

Acquis d'apprentissage

Liens entre les propriétés microscopiques (atomique) et macroscopiques d'un solide, en particulier pour ce qui concerne la conductivité électrique et thermique et  les propriétés optiques.

Description quantique d'un solide périodique.

 

Objectifs

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.

Contenu

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. 

Table des matières

 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

 

Disciplines

Physique de l'état condense [struct.
électronique
etc.]
Physique de l'état condense [struct.
propr. thermiques
etc.]
Physique de l'état solide

Pré-requis

Symétries en physique et notions de cristallographie [SPHYB219] et Mécanique quantique I [SPHYB206]

Méthodes d'enseignement

L'utilisation du tableau, les projections et les temps pour la résolution de problèmes (individuellement ou en groupe) sont alternés.

Mode d'évaluation

En raison des mesures prises dans la lutte contre la propagation du covid-19 et de celles mises en place au niveau de l'UNamur, les modalités d'évaluation font l'objet de modification pour être adaptées à la situation. Les modalités d'évaluation qui sont ainsi d'application pour la période d'évaluation de fin de troisième quadrimestre (seconde session) sont communiquées par l'enseignant, aux étudiants, via WebCampus pour chaque unité d'enseignement

Examen oral avec préparation écrite (50%) et examen écrit de résolution de problèmes (50%) (en session).

Les étudiants disposent d'un formulaire fourni sur webcampus

Sources, références et supports éventuels

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)

 

Langue d'enseignement

Français

Lieu de l'activité

NAMUR

Faculté organisatrice

Faculté des sciences
Rue de Bruxelles, 61
5000 NAMUR

Cycle

Etudes de 1er cycle