L'effet magnétophonon

Résumé du document

Malgré l'existence de phénomènes non-explicables par la mécanique « classique », la communauté scientifique a mis du temps à admettre la mécanique quantique à qui elle reprochait d'être purement théorique. Historiquement, la première application expérimentale réalisée fut l'observation de l'effet magnétophonon en 1964 par Firsov.
L'effet magnétophonon consiste en l'interaction résonnante entre les électrons presque libres d'un semi-conducteur et les modes propres de vibration du réseau cristallin en présence d'un champ magnétique.
Nous allons tout d'abord étudier dans une première partie la théorie indispensable afin de pouvoir saisir ce que nous allons observer ; ensuite nous nous demanderons, dans la deuxième partie, comment nous allons pouvoir l'observer, ce qui nous amènera donc à comprendre la réalisation du dispositif expérimental. Dès lors, nous pourrons enfin, dans la troisième et dernière partie, confronter la théorie à l'expérience en travaillant sur les résultats obtenus et en étudiant en particulier l'influence de la température sur l'observation de l'effet magnétophonon.

Extraits

[...] Elle est alors donnée par la z 1 + ( n + c ) . formule E = 2m * 2 L'énergie s'exprimer habituellement sous la forme E = Résistance magnétophon Phonons L'énergie d'une vibration du réseau cristallin, aussi appelée onde élastique, est quantifiée. Par analogie au photon qui correspond à un quantum d'énergie électromagnétique, on appelle le quantum d'énergie d'une onde élastique un phonon. Considérons tout d'abord un cristal cubique qui ne contiendrait qu'un seul atome par maille élémentaire. [...]

[...] Travailler sur ce TrEx restera donc chez nous un très bon souvenir de notre scolarité à Supaéro, puisqu'il nous aura permis de faire nos premiers pas dans le métier d'ingénieur: vérifier un modèle expérimental, se placer dans de bonnes conditions d'observation, évaluer des barres d'erreurs et la fiabilité des mesures. C'est pourquoi nous tenons tout particulièrement à remercier pour nous avoir encadrés tout au long de notre travail et nous avoir transmis le goût de la physique expérimentale Bibliographie P. Kireev. La Physique des semiconducteurs. Editions de Moscou 1975. [...]

[...] C. Kittel. Introduction à la physique de l'état solide. Ashcroft. Solid States Physics. [...]

[...] Ainsi avec les mêmes conditions que ci-dessus, nous obtenons la courbe suivante : -10 -15 -20 -25 B A noter que la résonance magnétophonon correspond aux minima locaux (effet du double dérivateur) Influence de la température Toujours dans le but d'obtenir un μB l'expérience est réalisée avec un échantillon d' InSb (dont la mobilité vaut environ 80000 à 0 K). Le problème est que cette mobilité varie en fonction de la température. Zone d'existence des phonons En outre, le nombre de phonons augmente avec la température (excitation des atomes). Nous sommes donc tentés de nous placer à haute température, cependant nous pouvons remarquer qu'alors μ diminue. C'est pourquoi il nous faut déterminer une zone optimale pour l'observation de l'effet magnétophonon. [...]

[...] C'est pourquoi on a ajouté un interrupteur dans le montage. Nous avons tracé sur le graphique ci-dessous différentes courbes représentant le champ B obtenu grâce au dispositif en fonction du temps et cela pour différentes charges de condensateurs : à 300 K B (en Tesla) t (en V 200 V 300 V 400 V Premières constatations : Comme on pouvait s'y attendre, la valeur maximale du champ (Bmax) augmente avec la charge des condensateurs. Le champ maximal obtenu avec la charge maximale autorisée par le dispositif (400 reste cependant insuffisant ne faut pas perdre de vue que la condition μB>>1 doit être remplie. [...]