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Séance de cours

Nanostructures quantiques : niveaux d'énergie et superlattiques

Dans cours

PHYS-434: Physics of photonic semiconductor devices

Series of lectures covering the physics of quantum heterostructures, dielectric microcavities and photonic crystal cavities as well as the properties of the main light emitting devices that are light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs). ...

Description

Cette séance de cours s'inscrit dans le calcul des niveaux d'énergie quantifiés dans les puits quantiques, explorant la spécificité des états de trous et des vrais puits quantiques avec des potentiels de confinement variés. La méthode de la matrice de transfert est introduite, suivie de la physique des superlattices, où les puits quantiques identiques interagissent pour former des minibandes. L'impact de la dimensionnalité sur les propriétés excitoniques est discuté, soulignant la stabilité accrue des excitons par rapport au cas en vrac.

Enseignant·e·s (2)

Raphaël Butté

Raphaël Butté was born in Paris, France, in 1973. He received the PhD degree from the University Claude Bernard, Lyon, France, in 2000 for his research on the structural and optoelectronic properties of hydrogenated nanostructured silicon thin films with potential applications for photovoltaics and thin film transistors. He then moved to the University of Sheffield (2000-2003), UK, to work as postdoctoral research associate in the group of Prof. Maurice S. Skolnick (Fellow of the Royal Society). His research shifted to the optical properties of III-V semiconductors with a main focus on the nonlinear optical properties of cavity polaritons occurring in GaAs-based microcavities driven under resonant optical excitation. In 2004, he moved to Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) as scientific collaborator in charge of optical spectroscopy at LASPE (http://laspe.epfl.ch/), a newly established laboratory directed by Prof. Nicolas Grandjean. In 2010, he became permanent member of staff (Scientific Collaborator and Lecturer). He was promoted to the position of Senior Scientist in 2016. His current research activity deals with planar waveguides, microdisks and photonic crystals made from III-nitride semiconductors. In particular, he is leading the activity focusing on: (i) the physics of exciton-polaritons in planar waveguides and (ii) high-β photonic crystal nanolasers. He is the author of 119 scientific articles published in peer-reviewed international journals, 14 publications published in peer reviewed journals following an international conference (Web of Science > 4500 citations, h-index: 36; Google Scholar > 6200 citations, h-index: 42) and 6 book chapters. He has given 30 invited talks in International Conferences/Winter-Summer Schools/Workshops. He has been the Publications Chair/Guest Editor of the Proceedings of the 5th International Workshop on Nitride semiconductors (IWN2008) and also served as Scientific Secretary of IWN2008 and of the 5th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems (ICSCE5). In 2012, he was one of the 149 scientists recognized by the Outstanding Referee program (http://publish.aps.org/OutstandingReferees) of the American Physical Society (APS) selected from a pool of roughly 60,000 currently active referees. Since September 2019, he is an Editorial Board Member of the newly launched open access APS journal, Physical Review Research. From September 2013 until December 2017, he was one of the Editors of the journal "Superlattices and Microstructures" (Elsevier). Since September 2015 he is a member of the Physics Doctoral School Teaching Committee. He was also a member of the EPFL Teaching Conference from September 2015 until August 2017.

Source officielle

Concepts associés (32)

Niveau d'énergie

Un niveau d'énergie est une quantité utilisée pour décrire les systèmes en mécanique quantique et par extension dans la physique en général, sachant que, s'il y a bien quantification de l'énergie, à un niveau d'énergie donné correspond un « état du système » donné ; à moins que le niveau d'énergie soit dit « dégénéré ». La notion de niveau d'énergie a été proposée en 1913 par le physicien danois Niels Bohr.

Dégénérescence (physique quantique)

En physique quantique, la dégénérescence est le fait pour plusieurs états quantiques distincts de se retrouver au même niveau d'énergie. Un niveau d'énergie est dit dégénéré s'il correspond à plusieurs états distincts d'un atome, molécule ou autre système quantique. Le nombre d'états différents qui correspond à un niveau donné est dit son degré de dégénérescence. Mathématiquement, la dégénérescence est décrite par un opérateur hamiltonien ayant plusieurs fonctions propres avec la même valeur propre.

Économies d'énergie

Les économies d'énergie sont les gains obtenus en réduisant la consommation d'énergie ou les pertes sur l'énergie produite. Les économies d'énergie sont devenues un objectif important des pays fortement consommateurs d'énergie vers la fin du , notamment après le choc pétrolier de 1973 puis à partir des années 1990, afin de répondre à plusieurs inquiétudes : la crainte d'un épuisement des ressources naturelles, particulièrement des combustibles fossiles ; le réchauffement climatique résultant des émissions de gaz à effet de serre ; les problèmes politiques et de sécurité d'approvisionnement dus à l'inégale répartition des ressources sur la planète ; le coût de l'énergie que la combinaison de ces phénomènes peut faire augmenter.

Energy subsidy

Energy subsidies are measures that keep prices for customers below market levels, or for suppliers above market levels, or reduce costs for customers and suppliers. Energy subsidies may be direct cash transfers to suppliers, customers, or related bodies, as well as indirect support mechanisms, such as tax exemptions and rebates, price controls, trade restrictions, and limits on market access. The International Renewable Energy Agency tracked some $634 billion in energy-sector subsidies in 2020, and found that around 70% were fossil fuel subsidies.

Coût actualisé de l'énergie

Le coût actualisé de l'énergie, en anglais Levelized Cost of Energy (LCOE), correspond au prix complet d'une énergie (l’électricité dans la plupart des cas) sur la durée de vie de l’équipement qui la produit. Les différents modes de production d'électricité ont des coûts très différents. Le calcul de ces coûts peut être fait en différents points : en sortie immédiate du système de production (centrale électrique, éolienne, ensemble de panneaux photovoltaïque...), au point de connexion au réseau électrique, etc.

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Séances de cours associées (48)

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Explore la dynamique classique et la quantification d'un oscillateur LC harmonique.

Physique des dispositifs semi-conducteurs photoniques

Explore la physique des dispositifs photoniques à semi-conducteurs, y compris les LED, les diodes laser et les lasers quantiques en cascade, en mettant l'accent sur les concepts essentiels et les applications pratiques.

Points quantiques : concepts et applications de base

Couvre le concept de points quantiques, leurs similarités avec les atomes, et les applications potentielles dans le calcul quantique.

Hamiltonien de Heisenberg : Interaction et niveaux d'énergie

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Structure électronique des atomes : atome d'hydrogène

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