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notamment celles qui concernent le mode d’enseignement (en présentiel, en distanciel ou sous un format comodal ou hybride).
5 crédits
30.0 h + 30.0 h
Q2
Enseignants
Charlier Jean-Christophe; Piraux Luc;
Langue
d'enseignement
d'enseignement
Anglais
Thèmes abordés
Ce cours fournit une description physique des principaux phénomènes de transport électrique et thermique et de la thermoélectricité dans les matériaux. Il introduit également les principaux concepts en spintronique et décrit les particularités du transport électronique dans des nanostructures et systèmes de basse dimensionalité, y compris les phénomènes quantiques. Finalement, les laboratoires permettent aux étudiants de se familiariser avec les dispositifs expérimentaux utilisés pour la mesure de ces propriétés de transport en fonction de la température et du champ magnétique.
Acquis
d'apprentissage
d'apprentissage
A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de : | |
1 |
Contribution du cours au référentiel du programme Axe Nº1 : 1.1 et 1.3 Axe Nº2 : 2.1 et 2.2 Axe Nº3 : 3.2 et 3.3 Axe Nº4 : 4.2 et 4.4 Axe Nº5 : 5.3 et 5.4 Acquis d'apprentissage spécifiques au cours À l'issue de ce cours, l'étudiant sera en mesure de :
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Contenu
1 : Matériaux massifs
- Conductivité électrique : Expressions théoriques - Comparaison entre métaux, semiconducteurs et semi-métaux - Mécanismes de collisions et dépendance en température - Lien avec la structure de bandes
- Conductivité thermique : Expressions théoriques des contributions électronique et du réseau - Mécanismes de collisions et dépendance en température ' Comparaison entre différentes classes de matériaux
- Introduction à la thermoélectricité : Effets Seebeck et Peltier ' Influence du matériau ' Conversion thermoélectrique
- Aspects expérimentaux : dispositifs de mesures électriques et thermiques
- Influence d'un champ magnétique : Effet d 'un champ magnétique sur l'occupation des états électroniques et sur le transport électronique
- Nanostructures magnétiques : Introduction à la spintronique, magnétorésistance géante dans des multicouches magnétiques, magnétorésistance tunnel dans des jonctions tunnel magnétiques, perspectives et applications de la spintronique
- Systèmes 2D : Examples de gaz électronique bidimensionnels, occupation des états électroniques, effet d'un champ magnétique, effet Hall quantique, effets de localisation faible et forte
- Systèmes 1D : Examples de gaz électronique unidimensionnels, occupation des états électroniques, transport diffusif et ballistique, effet d'un champ magnétique, fluctuations universelles de conductance, blocage de Coulomb, quantification de la conductance, effet Aharonov-Bohm
- Systèmes 0D : Point quantique et exemples illustratifs, transistor à un électron, transport moléculaire
Méthodes d'enseignement
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Des enseignements magistraux (30h) alternent avec des séances de laboratoires autour de projets sélectionnés par les étudiants. Les laboratoires permettent l'apprentissage d'un éventail de méthodes expérimentales (synthèse de nanostructures, utilisation d'outils de caractérisation, réflexion autour d'un dispositif expérimental, mesure de propriétés de transport, analyse des données obtenues et lien avec la partie théorique).Les laboratoires portent sur une bonne quinzaine d'heures (8 séances d'une durée de deux heures chacune) et s'articulent autour de groupes de 3-4 étudiants. L'encadrement est assuré par des tuteurs tant pour le volet expérimental que pour l'analyse des résultats obtenus et la rédaction du rapport, ces 2 derniers volets couvrant la seconde partie du quadrimestre.
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
des acquis des étudiants
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Les étudiants seront évalués :- individuellement, par un examen écrit ou/et oralement, sur base des objectifs particuliers annoncés précédemment;
- en groupe, sur base d'un rapport écrit du laboratoire.
Autres infos
Ce cours suppose acquises les notions de base de sciences des matériaux, en physique quantique, en physique statistique, et en physique des matériaux dispensées en bac 2 et en bac 3 (par exemple, dans les cours LMAPR1805, LMAPR1491, et LMAPR1492).
Ressources
en ligne
en ligne
Bibliographie
Quelques livres sont disponibles à la BST.
Support de cours
- Cours magistraux : les documents du cours (slides, articles de revue) sont disponibles sur Moodle.
Faculté ou entité
en charge
en charge
FYKI