EDP Sciences 1776374519 20260416 fre

laboutique.edpsciences.fr-002866 03 01 01 002866 03 9782759837311 15 9782759837311 00 BA 02 160 mm 01 240 mm 10 01 02 Hors Collection - 01 01 Physique des solides Nouvelle édition 1 A01 01 A428 Neil William Ashcroft Ashcroft, Neil William Neil William Ashcroft Neil W. Ashcroft (1938-2021), Docteur en physique de l’Université Cambridge et professeur émérite au Laboratoire de physique atomique et des solides à l’Université de Cornell, était un physicien britannique spécialiste de l’état solide condensée, membre de l’American Physical Society et de l’Académie nationale des sciences des États-Unis. N.W. Ashcroft (Doctorat à l'Université Cambridge en 1964) est professeur émérite au Laboratoire de Physique Atomique et des Solides à l'Université de Cornell, détaché au Laboratoire Cavendish de Théorie de la Matière Condensée & l'Université de Cambridge. (au moment de  la parution de l'ouvrage) 2 A01 01 A429 N. David Mermin Mermin, N. David N. David Mermin N. David Mermin est professeur émérite de physique à l’université de Cornell. Il a reçu le prix Lilienfeld de l’American Physical Society et le prix Klopsteg de l’American Association of Physics Teachers. Il est membre de l’Académie nationale des sciences des États-Unis et de l’Académie américaine des arts et des sciences. Il écrit depuis plusieurs décennies sur des questions fondamentales relatives à la quantique et est connu pour la clarté et l’esprit de ses écrits scientifiques. N.D. Mermin (Doctorat à Harvard en 1961) est professeur émérite au Laboratoire de Physique Atomique et des Solides à l'Université de Cornell. Physicien théorique, il est membre de l’Académie nationale des sciences, et a remporté le premier prix Julius Edgar Lilienfeld de la société américaine de physique pour « sa remarquable clarté et son esprit de conférencier auprès de non-spécialistes sur des sujets difficiles ». 01 fre 00 1012 03 01 24 Izibook:Subject Physique Générale 24 Izibook:SubjectAndCategoryAndTags |Physique Générale| 20 Ashcroft-Mermin;physiciens des solides;physique des solides;cristallographie;théorie des bandes;propriétés des isolants;semi-conducteurs;métaux;magnétisme;données expérimentales;courbes de mesure;modélisations;isolants 10 2011 SCI050000 29 CLIL3058 01 530 05 06 03 00 <blockquote>« Le Ashcroft-Mermin », ainsi que les physiciens des solides l’appellent, est l’ouvrage de référence sur le sujet au niveau international. Malgré son ancienneté (première parution en 1976 en langue anglaise), il reste irremplaçable et largement utilisé dans l’enseignement, dès le deuxième cycle universitaire. Ce livre présente les aspects les plus traditionnels de la physique des solides : cristallographie, théorie des bandes, propriétés des isolants, des semi-conducteurs et des métaux, magnétisme, etc. Il associe pédagogie, rigueur et homogénéité malgré la grande variété des domaines traités. Chaque chapitre s’appuie sur des données expérimentales, courbes de mesure à l’appui. Les modélisations des phénomènes sont argumentées, les approximations sont contrôlées, les exemples et problèmes répondent aux besoins des spécialistes.</blockquote> 02 00 Ouvrage de référence sur la physique des solides, ce livre s’appuie sur des données expérimentales, courbes de mesure à l’appui. Les modélisations des phénomènes sont argumentées, les approximations sont contrôlées, les exemples et problèmes répondent aux besoins des spécialistes. 04 00 1 Théorie de Drude des métaux 11.1 Hypothèses fondamentales du modèle de Drude . . . . . . . . 21.2 Conductivité électrique d’un métal en courant continu . . . . 71.3 Effet Hall et magnétorésistance . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.4 Conductivité électrique en courant alternatif . . . . . . . . . . 181.5 Conductivité thermique d’un métal . . . . . . . . . . . . . . . 231.6 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Théorie de Sommerfeld des métaux 332.1 Propriétés de l’état fondamental d’un gaz d’électrons . . . . . 352.2 Démonstration de la distribution de Fermi-Dirac . . . . . . . . 452.3 Propriétés thermiques du gaz d’électrons libres . . . . . . . . . 482.4 Théorie de Sommerfeld de la conduction dans les métaux . . . 562.5 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623 Défauts du modèle des électrons libres 653.1 Difficultés du modèle des électrons libres . . . . . . . . . . . . 653.2 Récapitulation des hypothèses de base . . . . . . . . . . . . . 684 Réseaux cristallins 734.1 Réseaux de Bravais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744.2 Réseaux infinis et cristaux finis . . . . . . . . . . . . . . . . . 764.3 Illustrations supplémentaires et exemples importants . . . . . 774.4 Note sur l’usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804.5 Nombre de coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824.6 Maille primitive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824.7 Maille primitive ; maille conventionnelle . . . . . . . . . . . . . 854.8 Maille primitive de Wigner-Seitz . . . . . . . . . . . . . . . . . 854.9 Structure cristalline ; réseau à motif . . . . . . . . . . . . . . . 874.10 Exemples importants de structures cristallines et de réseaux à motif . . .. . . . . . . . . . . . 894.11 Autres aspects des réseaux cristallins . . . . . . . . . . . . . . 974.12 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 975 Le réseau réciproque 995.1 Définition du réseau réciproque . . . . . . . . . . . . . . . . . 995.2 Le réseau réciproque est un réseau de Bravais . . . . . . . . . 1005.3 Réseau réciproque du réseau réciproque . . . . . . . . . . . . . 1015.4 Exemples importants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1025.5 Volume de la maille primitive du réseau réciproque . . . . . . 1035.6 Première zone de Brillouin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1035.7 Plans réticulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1045.8 Indices de Miller des plans réticulaires . . . . . . . . . . . . . 1065.9 Quelques conventions pour spécifier les direction . . . . . . . . 1075.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1096 Détermination des structures cristallines par diffraction de rayons X 1116.1 Formulation de Bragg de la diffraction des rayons X par un cristal . . .. . . 1126.2 Formulation de von Laue de la diffraction des rayons X par un cristal . .. . . . . . 1136.3 Équivalence des formulations de Bragg et de von Laue . . . . 1166.4 Géométries expérimentales suggérées par la condition de Laue . . . .. . . . . . . 1186.5 Diffraction par un réseau monoatomique à motif ; facteur de structure géométrique 1236.6 Diffraction par un cristal polyatomique ; facteur de forme atomique . .. . . . . . . . 1276.7 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1287 Classification des réseaux de Bravais et des structures cristallines 1317.1 Classification des réseaux de Bravais . . . . . . . . . . . . . . 1327.2 Groupes d’espace et groupes ponctuels cristallographiques . . 1407.3 Exemples pris parmi les éléments . . . . . . . . . . . . . . . . 1497.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1518 Niveaux électroniques dans un potentiel périodique 1558.1 Potentiel périodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1568.2 Théorème de Bloch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1588.3 Première démonstration du théorème de Bloch . . . . . . . . . 1588.4 Conditions aux limites de Born-von Karman . . . . . . . . . . 1608.5 Deuxième démonstration du théorème de Bloch . . . . . . . . 1628.6 Remarques générales sur le théorème de Bloch . . . . . . . . . 1648.7 Surface de Fermi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1678.8 Densité de niveaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1698.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1739 Électrons dans un potentiel périodique faible 1799.1 Équation de Schrödinger pour un potentiel faible . . . . . . . 1809.2 Niveaux d’énergie près d’un seul plan de Bragg . . . . . . . . 1859.3 Bandes d’énergie à une dimension . . . . . . . . . . . . . . . . 1899.4 Courbes énergie-vecteur d’onde à trois dimensions . . . . . . . 1909.5 Bande interdite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1919.6 Zones de Brillouin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1929.7 Facteur de structure géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . 1969.8 Couplage spin-orbite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1999.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20110 Méthode des liaisons fortes 20710.1 Formulation générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20810.2 Bandes s de liaisons fortes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21410.3 Remarques générales sur la méthode des liaisons fortes . . . . 21710.4 Fonctions de Wannier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22110.5 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22311 Autres méthodes pour calculer la structure de bandes 22711.1 Caractéristiques générales des fonctions d’onde de la bande de valence .. 23011.2 Méthode cellulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23211.3 Méthode des ondes planes augmentées (OPA) . . . . . . . . . 23811.4 Méthode des fonctions de Green de Korringa, Kohn et Rostoker (KKR) . .. . . . . 24111.5 Méthode des ondes planes orthogonalisées (OPO) . . . . . . . 24511.6 Pseudo potentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24811.7 Méthodes combinées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25011.8 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25012 Modèle semi-classique de la dynamique des électrons 25312.1 Description du modèle semi-classique . . . . . . . . . . . . . . 25812.2 Commentaires et restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25912.3 Conséquences des équations du mouvement semi-classiques . . 26312.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28513 Théorie semi-classique de la conduction dans les métaux 28913.1 Approximation du temps de relaxation . . . . . . . . . . . . . 29013.2 Calcul de la fonction de distribution hors équilibre . . . . . . . 29113.3 Simplification de la fonction de distribution hors équilibre dans des cas particuliers. . . 29513.4 Conductivité électrique en courant continu . . . . . . . . . . . 29613.5 Conductivité électrique en courant alternatif . . . . . . . . . . 29913.6 Conductivité thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30013.7 Pouvoir thermoélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30413.8 Autres effets thermoélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30713.9 Conductivité semi-classique dans un champ magnétique uniforme .. . . . . . . . . 30813.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30814 Mesure de la surface de Fermi 31314.1 Effet de Haas-van Alphen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31414.2 Électrons libres dans un champ magnétique uniforme . . . . . 31914.3 Niveaux des électrons de Bloch dans un champ magnétique uniforme . . . . . . . . . . . . 32114.4 Origine du phénomène oscillatoire . . . . . . . . . . . . . . . . 32214.5 Effet du spin des électrons sur le phénomène oscillatoire . . . 32414.6 Autres méthodes d’exploration de la surface de Fermi . . . . . 32514.7 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33315 Structure de bandes de quelques métaux 33515.1 Métaux monovalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33615.2 Métaux divalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35315.3 Métaux trivalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35515.4 Métaux tétravalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35915.5 Semi-métaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36015.6 Métaux de transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36215.7 Métaux de terres rares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36515.8 Alliages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36615.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36916 Au-delà de l’approximation du temps de relaxation 37116.1 Sources de la diffusion des électrons . . . . . . . . . . . . . . . 37316.2 Probabilité de diffusion et temps de relaxation . . . . . . . . . 37416.3 Taux de variation de la fonction de distribution due aux collisions . . .. . . . 37516.4 Détermination de la fonction de distribution : équation de Boltzmann .. . . 37716.5 Diffusion par des impuretés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38016.6 Loi de Wiedemann-Franz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38216.7 Règle de Matthiessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38416.8 Diffusion dans des matériaux isotropes . . . . . . . . . . . . . 38516.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38817 Au-delà de l’approximation des électrons indépendants 39117.1 Échange : approximation de Hartree-Fock . . . . . . . . . . . 39417.2 Équations de Hartree-Fock pour des électrons libres . . . . . . 39717.3 Effet d’écran (général) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40117.4 Théorie de l’effet d’écran de Thomas-Fermi . . . . . . . . . . . 40417.5 Théorie de l’effet d’écran de Lindhard . . . . . . . . . . . . . . 40717.6 Effet d’écran de Lindhard dépendant de la fréquence . . . . . 40817.7 Effet d’écran dans l’approximation de Hartree-Fock . . . . . . 40917.8 Théorie du liquide de Fermi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40917.9 Diffusion électron-électron près de l’énergie de Fermi . . . . . 41017.10 Théorie du liquide de Fermi : quasi-particules . . . . . . . . . 41417.11 Théorie du liquide de Fermi : la fonction f . . . . . . . . . . . 41617.12 Théorie du liquide de Fermi : règles empiriques de conclusion . . .. . 41717.13 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41718 Effets de surface 42118.1 Travail d’extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42218.2 Potentiels de contact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42918.3 Mesure des potentiels de contact . . . . . . . . . . . . . . . . . 43018.4 Émission thermoionique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43018.5 Travaux d’extraction de quelques métaux choisis . . . . . . . . 43418.6 Diffraction des électrons de basse énergie . . . . . . . . . . . . 43418.7 Microscope ionique de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43618.8 Niveaux électroniques de surface . . . . . . . . . . . . . . . . . 43818.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44019 Classification des solides 44319.1 Classification des isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44419.2 Cristaux ioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45019.3 Halogénures alcalins (cristaux ioniques I-VII) . . . . . . . . . 45019.4 Cristaux III–V (mélange ionique et covalent) . . . . . . . . . . 46019.5 Cristaux covalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46019.6 Cristaux moléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46219.7 Les métaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46319.8 Cristaux à liaison hydrogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46419.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46620 Énergie de cohésion 46920.1 Cristaux moléculaires : les gaz nobles . . . . . . . . . . . . . . 47220.2 Cristaux ioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47720.3 Cohésion dans les cristaux covalents et les métaux . . . . . . . 48420.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48921 Défauts du modèle du réseau statique 49321.1 Propriétés d’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49421.2 Propriétés de transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49621.3 Interaction avec le rayonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 49722 Théorie classique du cristal harmonique 50122.1 L’approximation harmonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50422.2 Approximation adiabatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50522.3 Chaleur spécifique d’un cristal classique . . . . . . . . . . . . . 50622.4 Modes normaux d’un réseau de Bravais monoatomique unidimensionnel . . .. . . . . . . . . . 51122.5 Modes normaux d’un réseau unidimensionnel à motif . . . . . 51522.6 Modes normaux d’un réseau de Bravais monoatomique tridimensionnel . .. . . . . . . . . 52022.7 Modes normaux d’un réseau tridimensionnel à motif . . . . . . 52622.8 Relation avec la théorie de l’élasticité . . . . . . . . . . . . . . 52722.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53223 Théorie quantique du cristal harmonique 53723.1 Modes normaux et phonons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53823.2 Forme générale de la chaleur spécifique du réseau . . . . . . . 53923.3 Chaleur spécifique à haute température . . . . . . . . . . . . . 54123.4 Chaleur spécifique à basse température . . . . . . . . . . . . . 54223.5 Chaleur spécifique aux températures intermédiaires : modèles de Debye et d’Einstein . 54423.6 Comparaison de la chaleur spécifique du réseau et de la chaleur spécifique électronique  55123.7 Densité de modes normaux (densité de niveaux de phonons) . 55223.8 Analogie avec la théorie du rayonnement du corps noir . . . . 55423.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55624 Mesure des lois de dispersion des phonons 55924.1 Diffusion des neutrons par un cristal . . . . . . . . . . . . . . 56024.2 Diffusion d’un rayonnement électromagnétique par un cristal . 57224.3 Représentation ondulatoire de l’interaction du rayonnement avec les vibrations du réseau . . 57524.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57925 Effets anharmoniques dans les cristaux 58125.1 Aspects généraux des théories anharmoniques . . . . . . . . . 58325.2 Équation d’état et dilatation thermique d’un cristal . . . . . . 58425.3 Dilatation thermique; paramètre de Grüneisen . . . . . . . . . 58725.4 Dilatation thermique des métaux . . . . . . . . . . . . . . . . 58925.5 Conductivité thermique du réseau : approche générale . . . . . 59125.6 Conductivité thermique du réseau : théorie cinétique élémentaire . .. . . . . . . 59525.7 Second son . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60425.8 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60726 Phonons dans les métaux 61126.1 Théorie élémentaire de la loi de dispersion des phonons . . . . 61226.2 Anomalies de Kohn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61526.3 Constante diélectrique d’un métal . . . . . . . . . . . . . . . . 61526.4 Interaction électron-électron effective . . . . . . . . . . . . . . 61826.5 Contribution des phonons à la relation énergie-vecteur d’onde électronique .. .. 62026.6 Interaction électron-phonon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62226.7 Résistivité électrique dépendante de la température des métaux .. . . . . . 62426.8 Modification de la loi en T5 par les processus umklapp . . . . 62826.9 Traînage de phonons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63026.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63127 Propriétés diélectriques des isolants 63527.1 Équations de Maxwell macroscopiques de l’électrostatique . . 63627.2 Théorie du champ local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64227.3 Théorie de la polarisabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64627.4 Isolants covalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65727.5 Pyroélectricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65927.6 Ferroélectricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66227.7 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66528 Semi-conducteurs homogènes 66928.1 Exemples de semi-conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67328.2 Structures de bandes typiques des semi-conducteurs . . . . . . 67728.3 Résonance cyclotron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67928.4 Nombre de porteurs de charge à l’équilibre thermique . . . . . 68228.5 Niveaux d’impuretés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68828.6 Population des niveaux d’impuretés à l’équilibre thermique . . 69228.7 Densités de porteurs de charge à l’équilibre thermique des semi-conducteurs impurs .. 69528.8 Bande de conduction due aux impuretés . . . . . . . . . . . . 69728.9 Théorie du transport dans les semi-conducteurs non dégénérés 69828.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69929 Semi-conducteurs hétérogènes 70329.1 Modèle semi-classique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70529.2 Jonction p-n à l’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70629.3 Schéma élémentaire de redressement par une jonction p-n . . 71329.4 Aspects physiques généraux du cas hors équilibre . . . . . . . 71629.5 Théorie plus détaillée de la jonction p-n hors équilibre . . . . 72329.6 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72930 Défauts dans les cristaux 73530.1 Défauts ponctuels : aspects thermodynamiques généraux . . . 73630.2 Défauts et équilibre thermodynamique . . . . . . . . . . . . . 74030.3 Défauts ponctuels : conductivité électrique des cristaux ioniques . .. . . . . . . 74230.4 Centres colorés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74330.5 Polarons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74830.6 Excitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74930.7 Défauts linéaires : dislocations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75230.8 Résistance mécanique des cristaux . . . . . . . . . . . . . . . . 75730.9 Durcissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75930.10 Dislocations et croissance des cristaux . . . . . . . . . . . . . . 75930.11 Whiskers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76030.12 Observations des dislocations et d’autres défauts . . . . . . . . 76130.13 Imperfections de surface : défauts d’empilement . . . . . . . . 76130.14 Joints de grains de faible désorientation . . . . . . . . . . . . . 76230.15 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76331 Diamagnétisme et paramagnétisme 76731.1 Aimantation et susceptibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76831.2 Calcul des susceptibilités atomiques . . . . . . . . . . . . . . . 76931.3 Diamagnétisme de Larmor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77331.4 Règles de Hund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77531.5 Ions ayant une couche partiellement remplie . . . . . . . . . . 77731.6 Désaimantation adiabatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78631.7 Paramagnétisme de Pauli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78731.8 Diamagnétisme des électrons de conduction . . . . . . . . . . 79231.9 Mesure du paramagnétisme de Pauli par résonance magnétique nucléaire . .. . . . . . . . 79331.10 Diamagnétisme électronique dans les semi-conducteurs dopés . 79431.11 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79532 Interactions des électrons et structure magnétique 80132.1 Estimation des énergies d’interaction dipolaires magnétiques . 80332.2 Propriétés magnétiques d’un système à deux électrons . . . . . 80432.3 Calcul de la différence d’énergie entre singulet et triplet . . . 80632.4 Hamiltonien de spin et modèle de Heisenberg . . . . . . . . . 81032.5 Échange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81332.6 Interactions magnétiques dans le gaz d’électrons libres . . . . 81432.7 Le modèle de Hubbard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81732.8 Moments localisés dans les alliages . . . . . . . . . . . . . . . 81832.9 Théorie de Kondo du minimum de résistance . . . . . . . . . . 82032.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82233 Ordre magnétique 82733.1 Types de structures magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . 82833.2 Observation des structures magnétiques . . . . . . . . . . . . . 83233.3 Propriétés thermodynamiques à l’établissement de l’ordre magnétique .. . . . . . . . . . . 83333.4 Propriétés à température nulle : état fondamental d’un corps ferromagnétique de Heisenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83733.5 Propriétés à température nulle : état fondamental d’un corps antiferromagnétique de Heisenberg . . . . . . . . . . . . . . . 83933.6 Ondes de spin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84033.7 Susceptibilité à haute température . . . . . . . . . . . . . . . 84533.8 Analyse du point critique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84933.9 Théorie de champ moyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85233.10 Domaines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85733.11 Facteurs de désaimantation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86033.12 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86234 Supraconductivité 86534.1 Température critique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86834.2 Courants persistants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87034.3 Propriétés thermoélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87134.4 Propriétés magnétiques : diamagnétisme parfait . . . . . . . . 87134.5 Propriétés magnétiques : champ critique . . . . . . . . . . . . 87334.6 Chaleur spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87534.7 Autres manifestations du gap d’énergie . . . . . . . . . . . . . 87734.8 Équation de London . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87934.9 Théorie microscopique : aspects qualitatifs . . . . . . . . . . . 88234.10 Prédictions quantitatives de la théorie microscopique élémentaire . . .. . . . . . . . 88634.11 Théorie microscopique et effet Meissner . . . . . . . . . . . . . 89134.12 Théorie de Ginzburg-Landau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89234.13 Quantification du flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89334.14 Théorie microscopique et courants persistants . . . . . . . . . 89434.15 Effet tunnel pour les supercourants ; effets Josephson . . . . . 89634.16 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899A Résumé des relations numériques... 903A.1 Gaz de Fermi idéal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904A.2 Temps de relaxation et libre parcours moyen . . . . . . . . . . 904A.3 Fréquence cyclotron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904A.4 Fréquence de plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904B Le potentiel chimique 905C Le développement de Sommerfeld 907D Développement en ondes planes des fonctions... 911E Vitesse et masse effective des électrons de Bloch 915F Quelques identités liées à l’analyse de Fourier... 917G Principe variationnel pour l’équation de Schrödinger 919H Formulation hamiltonienne... 921I Théorème de Green pour les fonctions périodiques 923J Conditions d’absence de transitions interbandes... 925K Propriétés optiques des solides 927K.1 Hypothèse de localité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927K.2 Hypothèse d’isotropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927K.3 Nature conventionnelle de la distinction entre €°(ω) et σ(ω) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 928K.4 Réflectivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 929K.5 Détermination de €(ω) à partir de la réflectivité mesurée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 930K.6 Relation entre € et l’absorption interbandes dans un métal . . . . . 930L Théorie quantique du cristal harmonique 933M Conservation du moment cristallin 939M.1 Démonstration de la loi de conservation . . . . . . . . . . . . . 941M.2 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943N Théorie de la diffusion des neutrons par un cristal 947N.1 Application à la diffraction des rayons X . . . . . . . . . . . . 953O Termes anharmoniques et processus à n phonons 955P Évaluation du facteur de Landé g 957Index 959<div> </div> 21 00 06 01 https://laboutique.edpsciences.fr/produit/1471/9782759837328/physique-des-solides 01 00 03 02 https://laboutique.edpsciences.fr/system/product_pictures/data/009/983/333/original/9782759837311-Physique-des-solides_couv-sofedis.jpg 17 14 20250129T155807+0100 01 P1 EDP Sciences 01 01 P1 EDP Sciences 17 avenue du Hoggar - PA de Courtaboeuf - 91944 Les Ulis cedex A http://publications.edpsciences.org/ 04 11 00 20250410 01 00 20250410 19 00 20250410 2026 06 3052868830012 01 WORLD 27 03 9782759837328 15 9782759837328 WORLD 08 EDP Sciences 04 01 00 20250410 03 01 D1 EDP Sciences 21 04 05 01 02 1 00 89.00 01 5.50 4.64 EUR laboutique.edpsciences.fr-R002680 03 01 01 R002680 00 ED E107 00 01 01 Physique des solides Nouvelle édition 01 fre 08 1014 03 22 35305677 17 01 P1 EDP Sciences 01 01 P1 EDP Sciences 17 avenue du Hoggar - PA de Courtaboeuf - 91944 Les Ulis cedex A http://publications.edpsciences.org/ 11 00 20250410 02 01 002867 03 9782759837328 15 9782759837328 03 01 D1 EDP Sciences 45 03 laboutique.edpsciences.fr-002867 03 01 01 002867 03 9782759837328 15 9782759837328 10 EA E107 10 00 01 R002680 ED E107 1 10 01 02 Hors Collection - 01 01 Physique des solides Nouvelle édition 1 A01 01 A428 Neil William Ashcroft Ashcroft, Neil William Neil William Ashcroft Neil W. Ashcroft (1938-2021), Docteur en physique de l’Université Cambridge et professeur émérite au Laboratoire de physique atomique et des solides à l’Université de Cornell, était un physicien britannique spécialiste de l’état solide condensée, membre de l’American Physical Society et de l’Académie nationale des sciences des États-Unis. N.W. Ashcroft (Doctorat à l'Université Cambridge en 1964) est professeur émérite au Laboratoire de Physique Atomique et des Solides à l'Université de Cornell, détaché au Laboratoire Cavendish de Théorie de la Matière Condensée & l'Université de Cambridge. (au moment de  la parution de l'ouvrage) 2 A01 01 A429 N. David Mermin Mermin, N. David N. David Mermin N. David Mermin est professeur émérite de physique à l’université de Cornell. Il a reçu le prix Lilienfeld de l’American Physical Society et le prix Klopsteg de l’American Association of Physics Teachers. Il est membre de l’Académie nationale des sciences des États-Unis et de l’Académie américaine des arts et des sciences. Il écrit depuis plusieurs décennies sur des questions fondamentales relatives à la quantique et est connu pour la clarté et l’esprit de ses écrits scientifiques. N.D. Mermin (Doctorat à Harvard en 1961) est professeur émérite au Laboratoire de Physique Atomique et des Solides à l'Université de Cornell. Physicien théorique, il est membre de l’Académie nationale des sciences, et a remporté le premier prix Julius Edgar Lilienfeld de la société américaine de physique pour « sa remarquable clarté et son esprit de conférencier auprès de non-spécialistes sur des sujets difficiles ». 01 fre 08 1012 03 01 24 Izibook:Subject Physique Générale 24 Izibook:SubjectAndCategoryAndTags |Physique Générale| 20 Ashcroft-Mermin;physiciens des solides;physique des solides;cristallographie;théorie des bandes;propriétés des isolants;semi-conducteurs;métaux;magnétisme;données expérimentales;courbes de mesure;modélisations;isolants 10 2011 SCI050000 29 CLIL3058 01 530 05 06 03 00 <blockquote>« Le Ashcroft-Mermin », ainsi que les physiciens des solides l’appellent, est l’ouvrage de référence sur le sujet au niveau international. Malgré son ancienneté (première parution en 1976 en langue anglaise), il reste irremplaçable et largement utilisé dans l’enseignement, dès le deuxième cycle universitaire. Ce livre présente les aspects les plus traditionnels de la physique des solides : cristallographie, théorie des bandes, propriétés des isolants, des semi-conducteurs et des métaux, magnétisme, etc. Il associe pédagogie, rigueur et homogénéité malgré la grande variété des domaines traités. Chaque chapitre s’appuie sur des données expérimentales, courbes de mesure à l’appui. Les modélisations des phénomènes sont argumentées, les approximations sont contrôlées, les exemples et problèmes répondent aux besoins des spécialistes.</blockquote> 02 00 Ouvrage de référence sur la physique des solides, ce livre s’appuie sur des données expérimentales, courbes de mesure à l’appui. Les modélisations des phénomènes sont argumentées, les approximations sont contrôlées, les exemples et problèmes répondent aux besoins des spécialistes. 04 00 1 Théorie de Drude des métaux 11.1 Hypothèses fondamentales du modèle de Drude . . . . . . . . 21.2 Conductivité électrique d’un métal en courant continu . . . . 71.3 Effet Hall et magnétorésistance . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.4 Conductivité électrique en courant alternatif . . . . . . . . . . 181.5 Conductivité thermique d’un métal . . . . . . . . . . . . . . . 231.6 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Théorie de Sommerfeld des métaux 332.1 Propriétés de l’état fondamental d’un gaz d’électrons . . . . . 352.2 Démonstration de la distribution de Fermi-Dirac . . . . . . . . 452.3 Propriétés thermiques du gaz d’électrons libres . . . . . . . . . 482.4 Théorie de Sommerfeld de la conduction dans les métaux . . . 562.5 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623 Défauts du modèle des électrons libres 653.1 Difficultés du modèle des électrons libres . . . . . . . . . . . . 653.2 Récapitulation des hypothèses de base . . . . . . . . . . . . . 684 Réseaux cristallins 734.1 Réseaux de Bravais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744.2 Réseaux infinis et cristaux finis . . . . . . . . . . . . . . . . . 764.3 Illustrations supplémentaires et exemples importants . . . . . 774.4 Note sur l’usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804.5 Nombre de coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824.6 Maille primitive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 824.7 Maille primitive ; maille conventionnelle . . . . . . . . . . . . . 854.8 Maille primitive de Wigner-Seitz . . . . . . . . . . . . . . . . . 854.9 Structure cristalline ; réseau à motif . . . . . . . . . . . . . . . 874.10 Exemples importants de structures cristallines et de réseaux à motif . . .. . . . . . . . . . . . 894.11 Autres aspects des réseaux cristallins . . . . . . . . . . . . . . 974.12 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 975 Le réseau réciproque 995.1 Définition du réseau réciproque . . . . . . . . . . . . . . . . . 995.2 Le réseau réciproque est un réseau de Bravais . . . . . . . . . 1005.3 Réseau réciproque du réseau réciproque . . . . . . . . . . . . . 1015.4 Exemples importants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1025.5 Volume de la maille primitive du réseau réciproque . . . . . . 1035.6 Première zone de Brillouin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1035.7 Plans réticulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1045.8 Indices de Miller des plans réticulaires . . . . . . . . . . . . . 1065.9 Quelques conventions pour spécifier les direction . . . . . . . . 1075.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1096 Détermination des structures cristallines par diffraction de rayons X 1116.1 Formulation de Bragg de la diffraction des rayons X par un cristal . . .. . . 1126.2 Formulation de von Laue de la diffraction des rayons X par un cristal . .. . . . . . 1136.3 Équivalence des formulations de Bragg et de von Laue . . . . 1166.4 Géométries expérimentales suggérées par la condition de Laue . . . .. . . . . . . 1186.5 Diffraction par un réseau monoatomique à motif ; facteur de structure géométrique 1236.6 Diffraction par un cristal polyatomique ; facteur de forme atomique . .. . . . . . . . 1276.7 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1287 Classification des réseaux de Bravais et des structures cristallines 1317.1 Classification des réseaux de Bravais . . . . . . . . . . . . . . 1327.2 Groupes d’espace et groupes ponctuels cristallographiques . . 1407.3 Exemples pris parmi les éléments . . . . . . . . . . . . . . . . 1497.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1518 Niveaux électroniques dans un potentiel périodique 1558.1 Potentiel périodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1568.2 Théorème de Bloch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1588.3 Première démonstration du théorème de Bloch . . . . . . . . . 1588.4 Conditions aux limites de Born-von Karman . . . . . . . . . . 1608.5 Deuxième démonstration du théorème de Bloch . . . . . . . . 1628.6 Remarques générales sur le théorème de Bloch . . . . . . . . . 1648.7 Surface de Fermi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1678.8 Densité de niveaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1698.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1739 Électrons dans un potentiel périodique faible 1799.1 Équation de Schrödinger pour un potentiel faible . . . . . . . 1809.2 Niveaux d’énergie près d’un seul plan de Bragg . . . . . . . . 1859.3 Bandes d’énergie à une dimension . . . . . . . . . . . . . . . . 1899.4 Courbes énergie-vecteur d’onde à trois dimensions . . . . . . . 1909.5 Bande interdite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1919.6 Zones de Brillouin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1929.7 Facteur de structure géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . 1969.8 Couplage spin-orbite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1999.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20110 Méthode des liaisons fortes 20710.1 Formulation générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20810.2 Bandes s de liaisons fortes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21410.3 Remarques générales sur la méthode des liaisons fortes . . . . 21710.4 Fonctions de Wannier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22110.5 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22311 Autres méthodes pour calculer la structure de bandes 22711.1 Caractéristiques générales des fonctions d’onde de la bande de valence .. 23011.2 Méthode cellulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23211.3 Méthode des ondes planes augmentées (OPA) . . . . . . . . . 23811.4 Méthode des fonctions de Green de Korringa, Kohn et Rostoker (KKR) . .. . . . . 24111.5 Méthode des ondes planes orthogonalisées (OPO) . . . . . . . 24511.6 Pseudo potentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24811.7 Méthodes combinées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25011.8 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25012 Modèle semi-classique de la dynamique des électrons 25312.1 Description du modèle semi-classique . . . . . . . . . . . . . . 25812.2 Commentaires et restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25912.3 Conséquences des équations du mouvement semi-classiques . . 26312.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28513 Théorie semi-classique de la conduction dans les métaux 28913.1 Approximation du temps de relaxation . . . . . . . . . . . . . 29013.2 Calcul de la fonction de distribution hors équilibre . . . . . . . 29113.3 Simplification de la fonction de distribution hors équilibre dans des cas particuliers. . . 29513.4 Conductivité électrique en courant continu . . . . . . . . . . . 29613.5 Conductivité électrique en courant alternatif . . . . . . . . . . 29913.6 Conductivité thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30013.7 Pouvoir thermoélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30413.8 Autres effets thermoélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30713.9 Conductivité semi-classique dans un champ magnétique uniforme .. . . . . . . . . 30813.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30814 Mesure de la surface de Fermi 31314.1 Effet de Haas-van Alphen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31414.2 Électrons libres dans un champ magnétique uniforme . . . . . 31914.3 Niveaux des électrons de Bloch dans un champ magnétique uniforme . . . . . . . . . . . . 32114.4 Origine du phénomène oscillatoire . . . . . . . . . . . . . . . . 32214.5 Effet du spin des électrons sur le phénomène oscillatoire . . . 32414.6 Autres méthodes d’exploration de la surface de Fermi . . . . . 32514.7 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33315 Structure de bandes de quelques métaux 33515.1 Métaux monovalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33615.2 Métaux divalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35315.3 Métaux trivalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35515.4 Métaux tétravalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35915.5 Semi-métaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36015.6 Métaux de transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36215.7 Métaux de terres rares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36515.8 Alliages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36615.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36916 Au-delà de l’approximation du temps de relaxation 37116.1 Sources de la diffusion des électrons . . . . . . . . . . . . . . . 37316.2 Probabilité de diffusion et temps de relaxation . . . . . . . . . 37416.3 Taux de variation de la fonction de distribution due aux collisions . . .. . . . 37516.4 Détermination de la fonction de distribution : équation de Boltzmann .. . . 37716.5 Diffusion par des impuretés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38016.6 Loi de Wiedemann-Franz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38216.7 Règle de Matthiessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38416.8 Diffusion dans des matériaux isotropes . . . . . . . . . . . . . 38516.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38817 Au-delà de l’approximation des électrons indépendants 39117.1 Échange : approximation de Hartree-Fock . . . . . . . . . . . 39417.2 Équations de Hartree-Fock pour des électrons libres . . . . . . 39717.3 Effet d’écran (général) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40117.4 Théorie de l’effet d’écran de Thomas-Fermi . . . . . . . . . . . 40417.5 Théorie de l’effet d’écran de Lindhard . . . . . . . . . . . . . . 40717.6 Effet d’écran de Lindhard dépendant de la fréquence . . . . . 40817.7 Effet d’écran dans l’approximation de Hartree-Fock . . . . . . 40917.8 Théorie du liquide de Fermi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40917.9 Diffusion électron-électron près de l’énergie de Fermi . . . . . 41017.10 Théorie du liquide de Fermi : quasi-particules . . . . . . . . . 41417.11 Théorie du liquide de Fermi : la fonction f . . . . . . . . . . . 41617.12 Théorie du liquide de Fermi : règles empiriques de conclusion . . .. . 41717.13 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41718 Effets de surface 42118.1 Travail d’extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42218.2 Potentiels de contact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42918.3 Mesure des potentiels de contact . . . . . . . . . . . . . . . . . 43018.4 Émission thermoionique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43018.5 Travaux d’extraction de quelques métaux choisis . . . . . . . . 43418.6 Diffraction des électrons de basse énergie . . . . . . . . . . . . 43418.7 Microscope ionique de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43618.8 Niveaux électroniques de surface . . . . . . . . . . . . . . . . . 43818.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44019 Classification des solides 44319.1 Classification des isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44419.2 Cristaux ioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45019.3 Halogénures alcalins (cristaux ioniques I-VII) . . . . . . . . . 45019.4 Cristaux III–V (mélange ionique et covalent) . . . . . . . . . . 46019.5 Cristaux covalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46019.6 Cristaux moléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46219.7 Les métaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46319.8 Cristaux à liaison hydrogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46419.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46620 Énergie de cohésion 46920.1 Cristaux moléculaires : les gaz nobles . . . . . . . . . . . . . . 47220.2 Cristaux ioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47720.3 Cohésion dans les cristaux covalents et les métaux . . . . . . . 48420.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48921 Défauts du modèle du réseau statique 49321.1 Propriétés d’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49421.2 Propriétés de transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49621.3 Interaction avec le rayonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 49722 Théorie classique du cristal harmonique 50122.1 L’approximation harmonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50422.2 Approximation adiabatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50522.3 Chaleur spécifique d’un cristal classique . . . . . . . . . . . . . 50622.4 Modes normaux d’un réseau de Bravais monoatomique unidimensionnel . . .. . . . . . . . . . 51122.5 Modes normaux d’un réseau unidimensionnel à motif . . . . . 51522.6 Modes normaux d’un réseau de Bravais monoatomique tridimensionnel . .. . . . . . . . . 52022.7 Modes normaux d’un réseau tridimensionnel à motif . . . . . . 52622.8 Relation avec la théorie de l’élasticité . . . . . . . . . . . . . . 52722.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53223 Théorie quantique du cristal harmonique 53723.1 Modes normaux et phonons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53823.2 Forme générale de la chaleur spécifique du réseau . . . . . . . 53923.3 Chaleur spécifique à haute température . . . . . . . . . . . . . 54123.4 Chaleur spécifique à basse température . . . . . . . . . . . . . 54223.5 Chaleur spécifique aux températures intermédiaires : modèles de Debye et d’Einstein . 54423.6 Comparaison de la chaleur spécifique du réseau et de la chaleur spécifique électronique  55123.7 Densité de modes normaux (densité de niveaux de phonons) . 55223.8 Analogie avec la théorie du rayonnement du corps noir . . . . 55423.9 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55624 Mesure des lois de dispersion des phonons 55924.1 Diffusion des neutrons par un cristal . . . . . . . . . . . . . . 56024.2 Diffusion d’un rayonnement électromagnétique par un cristal . 57224.3 Représentation ondulatoire de l’interaction du rayonnement avec les vibrations du réseau . . 57524.4 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57925 Effets anharmoniques dans les cristaux 58125.1 Aspects généraux des théories anharmoniques . . . . . . . . . 58325.2 Équation d’état et dilatation thermique d’un cristal . . . . . . 58425.3 Dilatation thermique; paramètre de Grüneisen . . . . . . . . . 58725.4 Dilatation thermique des métaux . . . . . . . . . . . . . . . . 58925.5 Conductivité thermique du réseau : approche générale . . . . . 59125.6 Conductivité thermique du réseau : théorie cinétique élémentaire . .. . . . . . . 59525.7 Second son . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60425.8 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60726 Phonons dans les métaux 61126.1 Théorie élémentaire de la loi de dispersion des phonons . . . . 61226.2 Anomalies de Kohn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61526.3 Constante diélectrique d’un métal . . . . . . . . . . . . . . . . 61526.4 Interaction électron-électron effective . . . . . . . . . . . . . . 61826.5 Contribution des phonons à la relation énergie-vecteur d’onde électronique .. .. 62026.6 Interaction électron-phonon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62226.7 Résistivité électrique dépendante de la température des métaux .. . . . . . 62426.8 Modification de la loi en T5 par les processus umklapp . . . . 62826.9 Traînage de phonons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63026.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63127 Propriétés diélectriques des isolants 63527.1 Équations de Maxwell macroscopiques de l’électrostatique . . 63627.2 Théorie du champ local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64227.3 Théorie de la polarisabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64627.4 Isolants covalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65727.5 Pyroélectricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65927.6 Ferroélectricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66227.7 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66528 Semi-conducteurs homogènes 66928.1 Exemples de semi-conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67328.2 Structures de bandes typiques des semi-conducteurs . . . . . . 67728.3 Résonance cyclotron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67928.4 Nombre de porteurs de charge à l’équilibre thermique . . . . . 68228.5 Niveaux d’impuretés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68828.6 Population des niveaux d’impuretés à l’équilibre thermique . . 69228.7 Densités de porteurs de charge à l’équilibre thermique des semi-conducteurs impurs .. 69528.8 Bande de conduction due aux impuretés . . . . . . . . . . . . 69728.9 Théorie du transport dans les semi-conducteurs non dégénérés 69828.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69929 Semi-conducteurs hétérogènes 70329.1 Modèle semi-classique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70529.2 Jonction p-n à l’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70629.3 Schéma élémentaire de redressement par une jonction p-n . . 71329.4 Aspects physiques généraux du cas hors équilibre . . . . . . . 71629.5 Théorie plus détaillée de la jonction p-n hors équilibre . . . . 72329.6 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72930 Défauts dans les cristaux 73530.1 Défauts ponctuels : aspects thermodynamiques généraux . . . 73630.2 Défauts et équilibre thermodynamique . . . . . . . . . . . . . 74030.3 Défauts ponctuels : conductivité électrique des cristaux ioniques . .. . . . . . . 74230.4 Centres colorés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74330.5 Polarons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74830.6 Excitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74930.7 Défauts linéaires : dislocations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75230.8 Résistance mécanique des cristaux . . . . . . . . . . . . . . . . 75730.9 Durcissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75930.10 Dislocations et croissance des cristaux . . . . . . . . . . . . . . 75930.11 Whiskers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76030.12 Observations des dislocations et d’autres défauts . . . . . . . . 76130.13 Imperfections de surface : défauts d’empilement . . . . . . . . 76130.14 Joints de grains de faible désorientation . . . . . . . . . . . . . 76230.15 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76331 Diamagnétisme et paramagnétisme 76731.1 Aimantation et susceptibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76831.2 Calcul des susceptibilités atomiques . . . . . . . . . . . . . . . 76931.3 Diamagnétisme de Larmor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77331.4 Règles de Hund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77531.5 Ions ayant une couche partiellement remplie . . . . . . . . . . 77731.6 Désaimantation adiabatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78631.7 Paramagnétisme de Pauli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78731.8 Diamagnétisme des électrons de conduction . . . . . . . . . . 79231.9 Mesure du paramagnétisme de Pauli par résonance magnétique nucléaire . .. . . . . . . . 79331.10 Diamagnétisme électronique dans les semi-conducteurs dopés . 79431.11 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79532 Interactions des électrons et structure magnétique 80132.1 Estimation des énergies d’interaction dipolaires magnétiques . 80332.2 Propriétés magnétiques d’un système à deux électrons . . . . . 80432.3 Calcul de la différence d’énergie entre singulet et triplet . . . 80632.4 Hamiltonien de spin et modèle de Heisenberg . . . . . . . . . 81032.5 Échange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81332.6 Interactions magnétiques dans le gaz d’électrons libres . . . . 81432.7 Le modèle de Hubbard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81732.8 Moments localisés dans les alliages . . . . . . . . . . . . . . . 81832.9 Théorie de Kondo du minimum de résistance . . . . . . . . . . 82032.10 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82233 Ordre magnétique 82733.1 Types de structures magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . 82833.2 Observation des structures magnétiques . . . . . . . . . . . . . 83233.3 Propriétés thermodynamiques à l’établissement de l’ordre magnétique .. . . . . . . . . . . 83333.4 Propriétés à température nulle : état fondamental d’un corps ferromagnétique de Heisenberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83733.5 Propriétés à température nulle : état fondamental d’un corps antiferromagnétique de Heisenberg . . . . . . . . . . . . . . . 83933.6 Ondes de spin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84033.7 Susceptibilité à haute température . . . . . . . . . . . . . . . 84533.8 Analyse du point critique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84933.9 Théorie de champ moyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85233.10 Domaines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85733.11 Facteurs de désaimantation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86033.12 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86234 Supraconductivité 86534.1 Température critique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86834.2 Courants persistants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87034.3 Propriétés thermoélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87134.4 Propriétés magnétiques : diamagnétisme parfait . . . . . . . . 87134.5 Propriétés magnétiques : champ critique . . . . . . . . . . . . 87334.6 Chaleur spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87534.7 Autres manifestations du gap d’énergie . . . . . . . . . . . . . 87734.8 Équation de London . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87934.9 Théorie microscopique : aspects qualitatifs . . . . . . . . . . . 88234.10 Prédictions quantitatives de la théorie microscopique élémentaire . . .. . . . . . . . 88634.11 Théorie microscopique et effet Meissner . . . . . . . . . . . . . 89134.12 Théorie de Ginzburg-Landau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89234.13 Quantification du flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89334.14 Théorie microscopique et courants persistants . . . . . . . . . 89434.15 Effet tunnel pour les supercourants ; effets Josephson . . . . . 89634.16 Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899A Résumé des relations numériques... 903A.1 Gaz de Fermi idéal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904A.2 Temps de relaxation et libre parcours moyen . . . . . . . . . . 904A.3 Fréquence cyclotron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904A.4 Fréquence de plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904B Le potentiel chimique 905C Le développement de Sommerfeld 907D Développement en ondes planes des fonctions... 911E Vitesse et masse effective des électrons de Bloch 915F Quelques identités liées à l’analyse de Fourier... 917G Principe variationnel pour l’équation de Schrödinger 919H Formulation hamiltonienne... 921I Théorème de Green pour les fonctions périodiques 923J Conditions d’absence de transitions interbandes... 925K Propriétés optiques des solides 927K.1 Hypothèse de localité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927K.2 Hypothèse d’isotropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927K.3 Nature conventionnelle de la distinction entre €°(ω) et σ(ω) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 928K.4 Réflectivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 929K.5 Détermination de €(ω) à partir de la réflectivité mesurée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 930K.6 Relation entre € et l’absorption interbandes dans un métal . . . . . 930L Théorie quantique du cristal harmonique 933M Conservation du moment cristallin 939M.1 Démonstration de la loi de conservation . . . . . . . . . . . . . 941M.2 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943N Théorie de la diffusion des neutrons par un cristal 947N.1 Application à la diffraction des rayons X . . . . . . . . . . . . 953O Termes anharmoniques et processus à n phonons 955P Évaluation du facteur de Landé g 957Index 959<div> </div> 21 00 06 01 https://laboutique.edpsciences.fr/produit/1471/9782759837328/physique-des-solides 01 00 03 02 https://laboutique.edpsciences.fr/system/product_pictures/data/009/983/333/original/9782759837311-Physique-des-solides_couv-sofedis.jpg 17 14 20250129T155807+0100 01 P1 EDP Sciences 01 01 P1 EDP Sciences 17 avenue du Hoggar - PA de Courtaboeuf - 91944 Les Ulis cedex A http://publications.edpsciences.org/ 04 11 00 20250410 01 00 20250410 19 00 20250410 2026 06 3052868830012 01 WORLD 13 03 9782759837311 15 9782759837311 WORLD 08 EDP Sciences 04 01 00 20250410 03 01 D1 EDP Sciences 20 04 05 01 02 1 00 61.99 01 5.50 3.23 EUR 04 06 01 02 1 00 217.99 01 5.50 3.23 EUR 01 04 06 01 02 1 00 238.99 01 5.50 12.46 USD 01