Cours 2020-2021

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

Mécanique quantique I [SPHYB206] et Introduction à la radiocristallographie, minéralogie et pétrographie [SCHIB207]

Co-requis

Mécanique quantique II [SPHYB301]

Méthodes d'enseignement

Les modalités d'enseignement et d'évaluation des unités d'enseignement ont été rédigées en fonction de la situation à la rentrée académique 2020-2021. Cependant, ces modalités pourraient faire l'objet de modifications en fonction de l'évolution de la crise sanitaire liée à la covid-19. Les étudiants seront informés de toute modification de la situation générale (passage à l'enseignement à distance partiel ou complet) par les autorités de l'UNamur tandis que les modifications propres à chaque unité d'enseignement leur seront communiquées par les enseignants, via webcampus

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

Mode d'évaluation

Les modalités d'enseignement et d'évaluation des unités d'enseignement ont été rédigées en fonction de la situation à la rentrée académique 2020-2021. Cependant, ces modalités pourraient faire l'objet de modifications en fonction de l'évolution de la crise sanitaire liée à la covid-19. Les étudiants seront informés de toute modification de la situation générale (passage à l'enseignement à distance partiel ou complet) par les autorités de l'UNamur tandis que les modifications propres à chaque unité d'enseignement leur seront communiquées par les enseignants, via webcampus

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