Théorie des bandesredresse=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).
Bande interditeredresse=.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.
Gap direct et gap indirectEn physique des semi-conducteurs, on appelle gap la largeur de la bande interdite, laquelle est l'intervalle d'énergies situé entre l'état de plus basse énergie de la bande de conduction et l'état de plus haute énergie de la bande de valence. On parle de gap direct lorsque ces deux extremums correspondent au même quasi-moment, et de gap indirect lorsque la différence entre les vecteurs d'onde de ces deux extremums est non nulle.
Valence and conduction bandsIn 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.
Band bendingIn solid-state physics, band bending refers to the process in which the electronic band structure in a material curves up or down near a junction or interface. It does not involve any physical (spatial) bending. When the electrochemical potential of the free charge carriers around an interface of a semiconductor is dissimilar, charge carriers are transferred between the two materials until an equilibrium state is reached whereby the potential difference vanishes.
Diélectriquethumb|La séparation de charge dans un condensateur à plaques parallèles engendre un champ électrique interne. Le matériau diélectrique (en orange) réduit ce champ et augmente la capacitance. Un milieu est diélectrique (mot composé du préfixe grec (« au travers ») et électrique) s'il ne contient pas de charges électriques susceptibles de se déplacer de façon macroscopique. Le milieu ne peut donc pas conduire le courant électrique, et est souvent un isolant électrique.
Relative permittivityThe relative permittivity (in older texts, dielectric constant) is the permittivity of a material expressed as a ratio with the electric permittivity of a vacuum. A dielectric is an insulating material, and the dielectric constant of an insulator measures the ability of the insulator to store electric energy in an electrical field. Permittivity is a material's property that affects the Coulomb force between two point charges in the material. Relative permittivity is the factor by which the electric field between the charges is decreased relative to vacuum.
Low-κ dielectricIn semiconductor manufacturing, a low-κ is a material with a small relative dielectric constant (κ, kappa) relative to silicon dioxide. Low-κ dielectric material implementation is one of several strategies used to allow continued scaling of microelectronic devices, colloquially referred to as extending Moore's law. In digital circuits, insulating dielectrics separate the conducting parts (wire interconnects and transistors) from one another.
Band diagramIn 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.
Electrical resistivity and conductivityElectrical resistivity (also called volume resistivity or specific electrical resistance) is a fundamental specific property of a material that measures its electrical resistance or how strongly it resists electric current. A low resistivity indicates a material that readily allows electric current. Resistivity is commonly represented by the Greek letter ρ (rho). The SI unit of electrical resistivity is the ohm-metre (Ω⋅m).
Diélectrique high-kUn diélectrique high-κ (high-κ dielectric) est un matériau avec une constante diélectrique κ élevée (comparée à celle du dioxyde de silicium) utilisé dans la fabrication de composants semi-conducteur en remplacement de la grille habituellement en dioxyde de silicium. L'utilisation de ce type de matériau constitue l'une des stratégies de développement permettant la miniaturisation des composés en microélectronique, afin de permettre de continuer à suivre la Loi de Moore.
Matière amorpheUn matériau amorphe est une substance dans laquelle les atomes ne respectent aucun ordre à moyenne et grande distance (comparée au diamètre moléculaire), ce qui la distingue des composés cristallisés. La condition sur la distance est importante car la structure des matériaux amorphes présente très souvent un ordre à courte distance (quelques diamètres moléculaires). Les verres, les élastomères et les liquides sont des substances amorphes. En géosciences, le terme générique de minéraloïde est utilisé pour désigner la classe de ces matériaux non-cristallins.
PermittivitéLa permittivité, plus précisément permittivité diélectrique, est une propriété physique qui décrit la réponse d'un milieu donné à un champ électrique appliqué. C'est une propriété macroscopique, essentielle de l'électrostatique, ainsi que de l‘électrodynamique des milieux continus. Elle intervient dans de nombreux domaines, notamment dans l’étude de la propagation des ondes électromagnétiques, et en particulier la lumière visible et les ondes utilisées en radiodiffusion. On la retrouve donc en optique, via l'indice de réfraction.
Static electricityStatic electricity is an imbalance of electric charges within or on the surface of a material or between materials. The charge remains until it is able to move away by means of an electric current or electrical discharge. Static electricity is named in contrast with current electricity, where the electric charge flows through an electrical conductor or space, and transmits energy. A static electric charge can be created whenever two surfaces contact and or slide against each other and then separated.
Dynamique moléculaireLa dynamique moléculaire est une technique de simulation numérique permettant de modéliser l'évolution d'un système de particules au cours du temps. Elle est particulièrement utilisée en sciences des matériaux et pour l'étude des molécules organiques, des protéines, de la matière molle et des macromolécules. En pratique, la dynamique moléculaire consiste à simuler le mouvement d'un ensemble de quelques dizaines à quelques milliers de particules dans un certain environnement (température, pression, champ électromagnétique, conditions aux limites.
Alliage métallique amorphevignette|Alliage métallique amorphe. vignette|Pièces d'un alliage métallique amorphe de composition chimique . Le diamètre du cylindre est de . Un alliage métallique amorphe, ou métal amorphe, est un alliage métallique solide doté d'une structure amorphe plutôt que cristalline. Ces matériaux peuvent être obtenus par refroidissement très rapide depuis l'état fondu de l'alliage, ou par d'autres méthodes.
Isolant de MottLes isolants de Mott sont des matériaux présentant une phase conductrice, avec une structure de bande électronique (voir théorie des bandes) délocalisée sur tout le réseau cristallin, et pouvant devenir isolant du fait d'une forte interaction répulsive entre électrons, entrainant leur localisation sur les noyaux atomiques. Dans un solide, lorsque les interactions répulsives entre les électrons d'un métal deviennent trop fortes, il peut se produire une "localisation" des électrons qui restent "accrochés" aux atomes constituant le réseau cristallin.
Fermion lourdEn physique du solide, les matériaux à fermions lourds, souvent appelés simplement « fermions lourds », sont une classe particulière d'intermétalliques contenant des atomes ayant des électrons 4f (lanthanides) ou 5f (actinides) dans des bandes incomplètes et qui sont par conséquent porteurs de moments magnétiques localisés. Il s'agit par exemple de cations de cérium, d'ytterbium ou d'uranium dont des électrons 4f ou 5f, provenant d'orbitales f partiellement remplies, interagissent avec les électrons de la bande de conduction de l'intermétallique, formant par hybridation des quasi-particules dont la masse effective est sensiblement supérieure à celle des électrons libres.
Carrier generation and recombinationIn the solid-state physics of semiconductors, carrier generation and carrier recombination are processes by which mobile charge carriers (electrons and electron holes) are created and eliminated. Carrier generation and recombination processes are fundamental to the operation of many optoelectronic semiconductor devices, such as photodiodes, light-emitting diodes and laser diodes. They are also critical to a full analysis of p-n junction devices such as bipolar junction transistors and p-n junction diodes.
HafniumLe hafnium est l'élément chimique de numéro atomique 72, de symbole Hf. Le hafnium ressemble chimiquement au zirconium et on le trouve dans tous les minerais de zirconium. Le corps simple hafnium est un métal de transition tétravalent d'un aspect gris argenté. On l'utilise dans les alliages de tungstène pour la confection de filaments et d'électrodes, et comme absorbeur de neutrons dans les barres (ou croix) de contrôle de la réactivité nucléaire. L'abondance du hafnium dans la croûte terrestre est de .
