Physique du solide Article, Signification, Explication
La physique du solide est l'étude des propriétés fondamentales des matériaux solides, par exemple les métaux, les verres, les supraconducteurs, les semi-conducteurs...
Il s'agit de la physique quantique adaptée au cas des solides.
La fonction d'onde de l'électron peut se calculer très simplement dans le cas de l'atome d'hydrogène. Lorsque plusieurs atomes interviennent, comme dans le cas d'une molécule ou d'un ion, on peut utiliser une approximation qui consiste à dire que la fonction d'onde est une combinaison linéaire (une somme pondérée) des fonctions d'onde calculées pour l'atome d'hydrogène ; c'est la théorie des orbitales moléculaires et la théorie VSEPR (valence shell electron pair repulsion).
Dans le cas d'un solide, on est en présence d'un très grand nombre d'atomes, on ne peut donc plus utiliser ces modèles.
Le modèle de base est le « gaz d'électron libres de Fermi » : les électrons se promènent librement (gaz), mais sont des fermions, il obéissent à la loi statistique de Fermi-Dirac (contrairement aux gaz moléculaires qui suivent une distribution de maxwell-Boltzmann).
Dans le cas d'un cristal, le problème est simplifié par la périodicité : on peut raisonnablement supposer que la fonction d'onde a la même période spatiale que le réseau cristallin.
On utilise la condition BVK (Born-von Karmann) pour imposer des conditions limites à la fonction d'onde : cette condition considère que la fonction d'onde a une période égale à la largeur du réseau, c'est-à -dire que « si un électron sort par une face du cristal, il y rerentre instantanément par l'autre face ». Il faut pour comprendre ce concept se rappeler que l'électron est une onde (voir l'article Dualité onde-particule).
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Cas du cristal
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