Séance de cours

Semiconducteurs: Structure de bande et concentration de porteurs

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Dans cours

PHYS-310: Solid state physics II

Ce cours de deux semestres donne une introduction à la Physique du solide, à la structure cristalline, aux vibrations du réseau, aux propriétés électroniques, de transport thermique et électrique ainsi qu'aux propriétés magnétiques. Il se situe au niveau d ...

Description

Cette séance de cours couvre la structure de la bande des semi-conducteurs, des isolants et des métaux, expliquant le concept de densité d'états et la relation entre la pente de la bande et le nombre d'états. Il traite également de la distribution de Fermi à des températures finies et des densités d'électrons et de trous dans les semi-conducteurs intrinsèques.

Enseignant·e·s (3)

Harald Brune

Originaire de Münich en Allemagne, né en 1961, Harald Brune obtient son diplôme en physique de l'Université Ludwig Maximilians en 1989. Après une thèse en chimie physique à l'Institut Fritz-Haber de la Société Max-Planck à Berlin il obtient son titre de docteur ès sciences en 1992. Dès cela, il rejoint le groupe du Prof. K. Kern à l'Institut de physique expérimentale à l'EPFL. En 1995 il est chercheur invité à Copenhague travaillant en modélisation chez le Prof. J. Nørskov. De retour à l'EPFL, il se voit décerné le prix Latsis EPFL 1996 pour ses études par microscopie à effet tunnel de processus atomiques déterminants la croissance cristalline de couches minces. En 1998 il obtient son habilitation (venia legendi) en Physique et est nommé Maître d'enseignement et de recherche (MER) en nanophysique à l'EPFL. La même année il recoit une offre de Professeur Ordinaire (C4) de l'Université Philipps de Marburg. Début 1999 il réfuse cette offre et accepte un poste de Professeur Extraordinaire à l'EPFL et s'installe au sein de l'Institut de la Physique des Nanostructures. Il est nommé Professeur Ordinaire en 2005. Sa recherche porte sur les propriétés physiques (en particulier le magnétisme et la structure électronique) de nouvelles formes de la matière condensée comme des nanostructures et des couches ultra-minces. Il s'intéresse également à la catalyse hétérogène sur des systèmes inspirés dans leur composition et taille par celle des sites actives dans les enzymes en biologie. Il enseigne la Physique Générale pour ingénieurs, la Physique des matériaux solides pour physiciens, les méthodes expérimentales pour physiciens, ainsi que la Physique des surfaces, interfaces et nanostrcutures à l'école doctorale.

Oleg Yazyev

Prof. Oleg Yazyev (Олег Язев) was born in Simferopol, Crimean peninsula. He obtained his degree in chemistry from Moscow State University in 2003. He then joined Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) completing his PhD thesis in chemistry and chemical engineering in 2007. Next two years he has spent as a postdoctoral fellow at the Institute of Theoretical Physics (ITP) and the Institute for Numerical Research in the Physics of Materials (IRRMA) of the same institution. In 2009-2011 he was a postdoctoral fellow at the Department of Physics of the University of California, Berkeley and the Lawrence Berkeley National Laboratory. In September 2011 he started an independent research group supported by the Swiss National Science Foundation professorship grant. In 2012 he was awarded an ERC Starting grant. His current research focuses on theoretical and computational physics of the recently discovered Dirac fermion materials with strong emphasis on their prospective technological applications. ResearcherID profile of Oleg Yazyev

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Physique du solide

Chimie

Chimie organique: Chimie organométallique

Concepts associés (32)

Niveau de Fermi

Le niveau de Fermi est une caractéristique propre à un système qui traduit la répartition des électrons dans ce système en fonction de la température. La notion de niveau de Fermi est utilisée en physique et en électronique, notamment dans le cadre du développement des composants semi-conducteurs. Concrètement, le niveau de Fermi est une fonction de la température mais il peut être considéré, en première approximation, comme une constante, laquelle équivaudrait alors au niveau de plus haute énergie occupé par les électrons du système à la température de .

Semi-conducteur

Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.

Dopage (semi-conducteur)

Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.

Énergie de Fermi

L'énergie de Fermi, EF, en mécanique quantique, est l'énergie du plus haut état quantique occupé dans un système par des fermions à . Parfois, le terme est confondu avec le niveau de Fermi, qui décrit un sujet proche quoique différent, le niveau de Fermi représentant le potentiel chimique des fermions. Ces deux quantités sont les mêmes à , mais diffèrent pour toute autre température.

Bande interdite

redresse=.9|vignette|Bandes d'un semiconducteur. La bande interdite d'un matériau, ou gap, est l'intervalle, situé entre la bande de valence et la bande de conduction, dans lequel la densité d'états électroniques est nulle, de sorte qu'on n'y trouve pas de niveau d'énergie électronique. La largeur de bande interdite, ou band gap en anglais, est une caractéristique fondamentale des matériaux semiconducteurs ; souvent notée , elle est généralement exprimée en électronvolts (eV). Fichier:Band filling diagram.

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Couvre les semi-conducteurs intrinsèques, en se concentrant sur les calculs de génération thermique et de concentration de porteurs.

Masses efficaces en physique des semi-conducteurs

Couvre les masses efficaces dans les semi-conducteurs, en se concentrant sur les bandes d'énergie et leurs implications pour les matériaux comme le silicium et l'arséniure de gallium.

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.

Densité des États dans les dispositifs semi-conducteurs

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