Présentation des concepts fondamentaux de la mécanique quantique et des systèmes cristallins. Application aux systèmes périodiques et présentation du modèle des bandes.
Etude des propriétés électriques et thermodynamiques des matériaux cristallins, application aux semi-conducteurs.

A- Bases de mécanique quantique

Concepts de base en mécanique quantique :

• Dualité onde-particule : la relation de de Broglie
• Phénomènes ondulatoires et interférences, la fonction d'onde
• L'équation de Schrödinger
• Postulats de la mesure, quantification

Le spin :

• Quantification du moment cinétique et l'expérience de Stern et Gerlach
• Bosons et fermions, postulat de symétrisation, principe d'exclusion de Pauli et statistique quantique

B- Théorie quantique de la conductivité : métaux et semi-conducteurs

Électrons dans les cristaux :

• Modèle de conduction de Drude : gaz classique d'électron
• Structure cristalline, réseau de Bravais et réseau réciproque

• Modèle quantique d'électrons dans une structure périodique - théorie des bandes
• Thermodynamique d'un gaz d'électrons dans une structure périodique - conducteurs, semi-conducteurs, isolant
  
• Notion de trou - dynamique des porteurs de charge

Semi-conducteur :

• Intérêt des semi-conducteurs
  
• Dopage - Densité de porteurs - niveau de Fermi
• Application à la jonction pn