Physique des matériaux

Thèmes abordés

Physique des matériaux, germanium, paramètre de maille, vecteur de base, réseau direct du diamant, compacité, masse volumique, réseau réciproque, modèle d'Einstein, matériaux diélectriques, ferromagnétique

Résumé du document

Il s'agit de la correction détaillée d'exercices de physique des matériaux. Il comprend notamment le calcul de la compacité, de la masse volumique du germanium, etc.

Extraits

[...] Quelle différence existe-t-il entre ces 2 catégories ? Qu'est ce qu'un matériau ferromagnétique ? Représenter les cycles d'hystérésis d'un matériau ferromagnétique dur et d'un matériau ferromagnétique doux. Donner des applications dans chaque cas. [...]

[...] Par ailleurs dans le petit cube d'arête a/2 (cf. annexe) ; on a a32=4r soit a38 ; on en déduit ra= 38 soit C = (4x8xPI3)x383 = 4xPIx333x64 = PI316 C ≈ Masse volumique du germanium Pour une maille 8ma3 car la maille contient 8 atomes de germanium Ge de masse m = M(Ge)N où N est le nombre d'Avogadro. Application numérique : 8M(Ge)Na3 = 8x72,66,02.1023x0,56.10-73 ρ ≈ 5,49 g.cm-3 Réseau réciproque du germanium Le réseau réciproque du réseau c.f.c du germanium de côté a est un cubique faces centrées c.c de côté 4PIa 4PI0,56=22,44 nm Les vecteurs de base du réseau réciproque sont donc : a*=2PIa(- j + k )b*=2PIa( j + k ) = 2PIa( Exercice Le modèle des électrons presque libres repose sur le postulat que les interactions des électrons avec le réseau cristallin est très faible. [...]

[...] Comment ces 2 modèles se distinguent-ils par rapport aux résultats expérimentaux ? Calculer la capacité calorifique molaire due aux phonons à 3 dimensions, à 20K et à haute température. On donne la température de Debye du germanium : 640K Pensez-vous qu'il existe une différence entre la capacité calorifique molaire du germanium et celle du silicium ? Justifier Exercice III pts) Expliquer les 4 principales origines de la polarisation électrique dans les matériaux diélectriques Le BaTI03 est un matériau cristallin ionique qui a des propriétés piézoélectriques très intéressantes. [...]

[...] Smart phone interdit, Calculatrice collège autorisée Exercice I pts) Le germanium est un semiconducteur qui cristallise dans la structure diamant de paramètre de maille a = 0,56 nm Décrire cette structure et donner les vecteurs de base du réseau direct du diamant dans un repère orthonormé Calculer la compacité du germanium Calculer la masse volumique du germanium Décrire le réseau réciproque du germanium et exprimer ses vecteurs de base On donne : M(Ge) = 72,6 g/mol Exercice II pts) Les propriétés optoélectroniques du germanium peuvent être expliquées à l'aide du modèle des électrons presque-libres. Expliquer cela. Le tableau ci-dessous montre le gap de quelques matériaux. Choisir parmi ces matériaux un conducteur, un semiconducteur et un isolant. Justifier votre réponse. [...]