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Séance de cours

Structure de bande électronique : Potentiel de Kronig-Penney

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 la bande électronique, les propriétés des matériaux et la densité des états électroniques dans les potentiels périodiques. Il explique les niveaux d'énergie et les fonctions d'onde dans un potentiel périodique, le concept de vecteurs de réseau réciproques et la relation de dispersion E(k). La séance de cours explore également la distribution parabolique des états d'énergie, la détermination du niveau de Fermi et la densité électronique des états dans les cristaux.

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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)

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.

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.

Surface de Fermi

En mécanique quantique et en physique de la matière condensée, la surface de Fermi est une limite abstraite utile pour prédire les caractéristiques électriques, magnétiques, etc. de matériaux, en particulier des métaux. La description de la surface de Fermi ne se fait pas dans le réseau cristallin réel, mais dans le réseau réciproque où l'énergie peut être directement exprimée en fonction de la quantité de mouvement. Le réseau réciproque est obtenu par une transformée de Fourier du réseau réel et est un outil indispensable pour la description des propriétés d'un solide en physique.

Gaz de Fermi

Un gaz de Fermi idéal est un état de la matière constitué d'un ensemble de nombreux fermions sans interaction. Les fermions sont des particules ayant un spin demi-entier (1/2, 3/2), comme les électrons, les protons et les neutrons ; la propriété essentielle des fermions est de ne pas pouvoir occuper en même temps le même état quantique, en raison du principe d'exclusion de Pauli.

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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Sans titre

Physique d'État solide II: Structures de bande et surfaces Fermi

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Band diagram

Valence and conduction bands