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Séance de cours

Structure de bande de phonon

Dans cours

ME-469: Nano-scale heat transfer

In this course we study heat transfer (and energy conversion) from a microscopic perspective. First we focus on understanding why classical laws (i.e. Fourier Law) are what they are and what are their limits of validity. Next we discuss emerging opportunit ...

Description

Cette séance de cours couvre la structure de bande de Phonon, la densité de Phonon des États, et les modes de Phonon d'un cristal dans un réseau 1D et 3D. Il explique l'équation de Schrodinger pour les ondes matérielles, le concept de momentum cristallin et les niveaux d'énergie dans les potentiels périodiques. La séance de cours explore également la densité phononique des États dans les réseaux monoatomiques et polyatomiques, le modèle de Debye et la dispersion des phonons dans les structures artificielles.

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Enseignant·e

Giulia Tagliabue

Dr. Giulia Tagliabue is an Assistant Professor at the Institute of Mechanical Engineering (IGM). She obtained her B.S. and M.S degrees cum laude in Mechanical Engineering from the University of Udine in Italy. Concurrently she also obtained the diploma from the Scuola Normale Superiore of Udine. In 2015 she obtained her PhD in Mechanical Engineering from ETH Zurich with a thesis on nanophotonic design for light-to-heat and light-to-charge conversion devices. In 2015 Dr. Tagliabue was awarded the Early Mobility Fellowship from the Swiss National Science Foundation and moved to Caltech as a PostDoctoral fellow. In 2017, thanks to the award of an Advanced Mobility Fellowship, she prolonged her stay at Caltech. Here, in collaboration with the Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) she investigated coupled light, heat and charge transfer processes in nanophotonic structures and low-dimensional materials for photoelectrochemical and photovoltaic sustainable energy conversion.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Physique du solide

Concepts associés (32)

Phonon

En physique, un phonon correspond à une excitation collective dans un arrangement périodique d'atomes constituant une structure cristalline ou amorphe. La déformation est élastique. L'onde qui se propage peut être assimilée à une quasi-particule. Ils permettent d'expliquer les propriétés physiques des solides : la capacité thermique ; la conductivité thermique ; la capacité à propager le son ; la dilatation thermique. Le concept de phonon a été créé par Igor Tamm en et le mot « phonon » (du grec ancien / phonê, la voix) a été inventé par Yakov Frenkel en .

Théorie des bandes

redresse=1.5|vignette|Représentation schématique des bandes d'énergie d'un solide. représente le niveau de Fermi. thumb|upright=1.5|Animation sur le point de vue quantique sur les métaux et isolants liée à la théorie des bandes En physique de l'état solide, la théorie des bandes est une modélisation des valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci. De façon générale, ces électrons n'ont la possibilité de prendre que des valeurs d'énergie comprises dans certains intervalles, lesquels sont séparés par des bandes d'énergie interdites (ou bandes interdites).

Band diagram

In solid-state physics of semiconductors, a band diagram is a diagram plotting various key electron energy levels (Fermi level and nearby energy band edges) as a function of some spatial dimension, which is often denoted x. These diagrams help to explain the operation of many kinds of semiconductor devices and to visualize how bands change with position (band bending). The bands may be coloured to distinguish level filling. A band diagram should not be confused with a band structure plot.

Modèle de Debye

En physique statistique et en physique du solide, le modèle de Debye est une explication, développée par Peter Debye en 1912, du comportement de la capacité thermique des solides en fonction de la température. Il consiste à étudier les vibrations du réseau d'atomes formant le solide, autrement dit, les phonons. Ce modèle permet d'expliquer précisément les relevés expérimentaux, alors que le modèle d'Einstein, fondé sur la notion d'oscillateur harmonique quantique, présentait une légère différence.

Densité d'états électroniques

En physique du solide et physique de la matière condensée, la densité d'états électroniques, en anglais Density of States ou DOS, quantifie le nombre d'états électroniques susceptibles d’être occupés, et possédant une énergie donnée dans le matériau considéré. Elle est généralement notée par l'une des lettres g, ρ, D, n ou N. Plus précisément, on définit la densité d'états par le fait que est le nombre d'états électroniques disponibles, avec une énergie comprise entre et , par unité de volume du solide ou par maille élémentaire du cristal étudié.

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Résume les concepts clés dans Solid State Physics II, y compris les structures de bandes, les surfaces de Fermi, l'approximation de fixation serrée et les isolants par rapport aux métaux.

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