Liens entre les propriétés microscopiques (quantiques et atomiques) et macroscopiques (mesurables, applications) d'un solide prériodiques , en particulier pour ce qui concerne la conductivité électrique et thermique et les propriétés optiques.
Modeliser les propriétés physiques d'un solide sur base des lois de la mécanique quantique, de l'émectromagnétisme et de la physique statistique.
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.
I. Les liaisons dans les solides
II. Les électrons dans un cristal
Théorie des métaux de Drude
Hamiltonien électronique et équations de Hartree
Approche quantique de Sommerfeld
Electrons dans un potentiel périodique
Semi-conducteurs
Propriétés optiques et diélectriques
III.Modes normaux de vibration et phonons
Vibration dans un solide
Quantification des vibrations : phonons
Propriétés macroscopiques dues aux vibrations
Propriétés optiques et méthodes expérimentales
IV.Magnétisme
V.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.
L'évaluation de cours se décompose comme suit :
Une note minimum de 6/20 est requise pour chacune des évaluations (note absorbante).
Les étudiant·e·s seront jugés sur leur capacité à faire le lien entre les phénomènes microscopique et macroscopique, ainsi qu’à leur capacité à poser un regard critique sur les limitations des différents modèles vus au cours (examen théorique), tout en étant capable d’appliquer ces modèles à des problèmes concrets (examen d’exercices et travail individuel).
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 |