Ce cours se présente en deux parties: A/ effets quantiques dans les solides et B/ l'application aux propriétés des semiconducteurs.
A/ Cette partie commence avec la dualité ondes-particules et ses conséquences sur la quantification de l'énergie. Ensuite nous montrons comment ces effets quantiques apparaissent pour des tailles plus petites que la longueur de cohérence de phase (1µm), avec les conséquences sur la réduction des tailles des matériaux: couches quantiques, fils quantiques et points quantiques. Ensuite les états quantiques sont étudiés avec les conditions aux limites nulles et périodiques et la notion de bande d'énergie et densité d'états, ainsi que leurs conséquences sur la distinction des matériaux isolants et conducteurs. L'aspect diffusion est abordé pour étudier les super-réseau et les bandes d'énergie induites (mini-bandes). Nous verrons comment obtenir la relation de Landauer qui relie la conductivité aux propriétés de transmission (non mesurables). Nous verrons aussi en conséquence des effets comme les oscillations de Bloch et la masse effective. Le cours se termine avec une introduction aux phonons.
B/ Les conséquences quantiques sur les éléments de la 4eme colonne du tableau de Mendeliev montre comment le Si et Ge purs sont des isolants et qu'ils ne deviennent conducteurs que lorsqu'ils sont dopés. Une revue de la physique statistique quantique est introduite pour déterminer l'énergie de Fermi et le nombre d'électrons dans la bande de conduction. On verra l'effet du dopage sur les semiconducteurs type n et p et ont termine avec la jonction pn.
- Enseignant: Nouredine Zekri