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Séance de cours

Semiconductors: Fondements et applications

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 couvre les généralités sur les semi-conducteurs, y compris leur histoire, les liaisons chimiques, la structure cristalline, les porteurs de charge, le dopage et les propriétés optiques. Elle se penche également sur la physique des nanostructures, les jalons clés de l'histoire des semi-conducteurs et le potentiel des nanotechnologies 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

Source officielle

Concepts associés (25)

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.

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.

Composant semi-conducteur

vignette|Aperçu de quelques dispositifs semi-conducteurs encapsulés Un composant semi-conducteur est un composant électronique dont le fonctionnement repose sur les propriétés électroniques d'un matériau semi-conducteur (principalement le silicium, le germanium et l'arséniure de gallium, ainsi que des semi-conducteurs organiques). Sa conductivité se situe entre les conducteurs et les isolants. Les composants semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications.

Nanostructure

Une nanostructure est un assemblage d'atomes ou de molécules dont au moins une dimension est comprise entre 0,1 et 100 nanomètres. En pratique, on tolère un certain débordement dans ces limites. Ainsi, un nanofil est une nanostructure dont le diamètre est compris entre 0,1 à 100 nanomètres. Les nanostructures se retrouvent dans la nature et sont étudiées par les nanotechnologies du microscope jusqu'aux visualisations avancées des protéines (une protéine peut faire un nanomètre de diamètre).

Nanotechnologie

Les nanosciences et nanotechnologies (d’après le grec , « nain »), ou NST, peuvent être définies au minimum comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures (physiques, chimiques ou biologiques), de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm), qui est l'unité la plus proche de la distance entre deux atomes. Les NST présentent plusieurs acceptions liées à la nature transversale de cette jeune discipline.

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Séances de cours associées (36)

Matériaux semi-conducteurs et nanostructures

Couvre l'histoire des matériaux semi-conducteurs, la structure de la bande, les porteurs de charge, le dopage, le transport électronique, les propriétés optiques et les applications.

Structure de bande de semi-conducteur

Explore la bande interdite dans les semi-conducteurs, en se concentrant sur l'interaction entre les atomes dans un cristal et la dérivation de l'équation séculaire.

Transporteurs de charge dans les semi-conducteurs organiques

Explore la formation de polarons, d'excitons, d'effets de dopage chimique et le comportement des porteurs de charge dans les semi-conducteurs organiques.

Strain et hétéroépitaxie

Explore l'impact de la contrainte sur les structures de bande de semi-conducteurs, l'épitaxie, l'épaisseur critique et la formation de défauts, en mettant l'accent sur le rôle de la loi de Hooke et de la théorie de l'élasticité.

Densité des États dans les dispositifs semi-conducteurs

Explore la densité des états dans les dispositifs semi-conducteurs, couvrant le gaz électronique, les bandes d'énergie, la distribution de Fermi-Dirac et les structures de bandes.

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Concepts associés (25)

Dopage (semi-conducteur)

Semi-conducteur

Composant semi-conducteur

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