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Graphène : Propriétés quantiques et nanoribbons

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Dans cours

MSE-484: Properties of semiconductors and related nanostructures

This course explains the origin of optical and electrical properties of semiconductors. The course elaborates how they change when the semiconductors are reduced to sizes of few nanometers. The course provides also the basis to use software to calculate th ...

Description

Cette séance de cours explore les propriétés électroniques uniques du graphène, y compris sa conductance quantique et ses propriétés électroniques spéciales. Il s'inscrit dans les processus de fabrication des nanoribbons de graphine, les effets de la confinement quantique et l'apparition de la conductivité nulle. La présentation couvre également les bords idéaux et désordonnés du graphène, leur impact sur la structure de la bande et la morphologie des bords du graphène. La séance de cours se termine par une discussion sur les applications potentielles des nanoribbons du graphène dans divers domaines.

Enseignant·e·s (2)

Anna Fontcuberta i Morral

2014 Associate Professor at the Institut des Matériaux, EPFL 2008 Assistant Professor Tenure Track at the Institut des Matériaux, EPFL 2009 Habilitation in Physics, Technische Universität München 2005-2010 Marie Curie Excellence Grant Team Leader at Walter Schottky Institut, Technische Universität München, on leave from Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS, France) 2004-2005 Visiting Scientist at the California Institute of Technology, on leave from CNRS; Senior Scientist and co-founder of Aonex Technologies (a startup company for large area layer transfer of InP and Ge on foreign substrates for the main application of multi-junction solar cells) 2003 Permanent Research Fellow at CNRS, Ecole Polytechnique, France 2001-2002 Postdoctoral Scholar at the California Institute of Technology Study of wafer bonding and hydrogen-induced exfoliation processes for integration of mismatched materials in views of photovoltaic applications Sponsor: Professor Harry A. Atwater 1998-2001 PhD in Materials Science, Ecole Polytechnique Study of polymorphous silicon: growth mechanisms, optical and structural properties. Application to Solar Cells and Thin Film Transistors Advisor: Pere Roca i Cabarrocas 1997-1998 Diplôme dEtudes Approfondis (D.E.A.) in Materials Science at Université Paris XI, France . 1993-1997 BA in Physics at Universitat de Barcelona

Valerio Piazza

Enseignement et PhD Doctorant·es actuel·les Claire Valentine Blaga, Matilde Cantele, Julia Sarah Marhic A co-dirigé les thèses EPFL de Michele Zendrini Cours Propriétés fonctionnelles des matériaux MSE-210 Ce cours a comme objectif de présenter les concepts nécessaires à la compréhension des principes fondamentaux qui permettent de prédire les propriétés d'un matériau. Ces concepts vous permettront de réaliser du "material design" et de comprendre même des nouveaux matériaux pas encore étu

Source officielle

Concepts associés (32)

Graphène

Le graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).

Bilayer graphene

Bilayer graphene is a material consisting of two layers of graphene. One of the first reports of bilayer graphene was in the seminal 2004 Science paper by Geim and colleagues, in which they described devices "which contained just one, two, or three atomic layers" Bilayer graphene can exist in the AB, or Bernal-stacked form, where half of the atoms lie directly over the center of a hexagon in the lower graphene sheet, and half of the atoms lie over an atom, or, less commonly, in the AA form, in which the layers are exactly aligned.

Potential applications of graphene

Potential graphene applications include lightweight, thin, and flexible electric/photonics circuits, solar cells, and various medical, chemical and industrial processes enhanced or enabled by the use of new graphene materials. In 2008, graphene produced by exfoliation was one of the most expensive materials on Earth, with a sample the area of a cross section of a human hair costing more than

1,000 as of April 2008 (about

100,000,000/cm2). Since then, exfoliation procedures have been scaled up, and now companies sell graphene in large quantities.

Valence and conduction bands

In solid-state physics, the valence band and conduction band are the bands closest to the Fermi level, and thus determine the electrical conductivity of the solid. In nonmetals, the valence band is the highest range of electron energies in which electrons are normally present at absolute zero temperature, while the conduction band is the lowest range of vacant electronic states. On a graph of the electronic band structure of a semiconducting material, the valence band is located below the Fermi level, while the conduction band is located above it.

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).

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Séances de cours associées (64)

Structures quantiques : gaps de bande et hétérostructures

Couvre la formation et les propriétés des puits quantiques et des hétérostructures dans les matériaux semi-conducteurs.

Propriétés et applications du graphène

Explore les propriétés du graphène, la structure des bandes, l'électronique et les phénomènes à l'échelle nanométrique tels que l'effet Quantum Hall et l'effet Casimir.

Dispositifs semi-conducteurs II: Défauts d'ingénierie

Couvre l'analyse des mesures et des défauts techniques dans les dispositifs à semi-conducteurs, y compris la densité des états et l'étude des défauts.

Localisation des électrons dans les couches de matériaux 2D empilées de façon incommensurable

Explore la localisation des électrons dans des matériaux 2D empilés incommensurablement, y compris le graphène bicouche tordu et les dichalcogénides métalliques de transition.

Nanostructures de carbone: propriétés et applications

Explore les propriétés et les applications des nanostructures de carbone, y compris le graphène et les nanotubes de carbone, en mettant l'accent sur leurs caractéristiques uniques et leurs diverses utilisations.

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Concepts associés (32)

Graphène

Bilayer graphene

Potential applications of graphene

1,000 as of April 2008 (about

100,000,000/cm2). Since then, exfoliation procedures have been scaled up, and now companies sell graphene in large quantities.

Valence and conduction bands

Théorie des bandes

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