ScienceS deS Mat ScienceS deS Matériaux S Matériaux

Transcription

République Tunisienne
*****************
Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique
***********
Université de Kairouan
Faculté des S
Sciences et Techniques de Sidi Bouzid
***********
Département de Physique
Physique- Chimie
MASTERE DE RECHERCHE
ScienceS deS Matériaux
Domaine: Sciences et Technologie
Mention: Sciences
ciences des Matériaux
Parcours:
Spécialité: Physique et Chimie des Matériaux de Hautes
Performances
1
Avis et Visas
Avis du Conseil Scientifique réuni le ../../201.
Favorable
Signature et cachet du Doyen
Le Président de l’Université
Avis du Conseil de l’Université
Signature et Cachet du Président d’Université
2
Demande d’Habilitation d’un Mastère de Recherche
Pour la période: de 2015-2016 à 2018-2019
Faculté des Sciences et Techniques de
Mastère de Recherche
Sciences des Matériaux :-Physique
Sidi Bouzid
- Chimie
Commission Nationale Sectorielle de Physique
A soumettre à la Commission Nationale Sectorielle :……………..
1-
Identification du parcours
1.1. Rattachement du Parcours
Domaine de formation: Sciences et technologie
Mention (s):Sciences des Matériaux
3
Parcours (ou spécialité):
M1 (S1 et S2)
(Voir tableauxci-dessous )
Sciences des Matériaux
M2 (S3)
(Voir tableauxci-dessous )
Tronc Commun
Spécialité
Physique et Chimie des Matériaux de Hautes
Performances
Date de démarrage de la formation….2015/2016
1.2. Objectifs de la formation (compétences, savoir-faire, connaissances)
Ce mastère de recherche a pour objectif la formation de futurs doctorants hautement
qualifiés dans les domaines scientifiques. Il s'adresse à des étudiants formés dans les divers
domaines de la science physique et désireux de poursuivre des études de formation par la
recherche dans les disciplines de la Nanoscience, en ciblant les outils pour l’étude et les
applications: de l’énergie renouvelable et la physique des matériaux et nanostructures, pour
4
aboutir à la technologie et la conception d’applications Micro et Nano électroniques.
Ce mastère offre une formation de haut niveau en science physique des matériaux ayant
un lien avec le Magnétisme, le diélectrique, l’optoélectronique, Photovoltaïque et capteurs.
De même une notion générale sur les matériaux fonctionnalisés sera envisagée. Les
étudiants verront dans cette formation l’importance de la physique des matériaux dans
différents domaines de la technologie. En outre, les étudiants auront des connaissances
sur les différentes méthodes d’élaborations et de caractérisations des matériaux, ce qui
leur permettra d’accéder à la recherche de pointe et aux éventuelles applications
technologiques. Ce mastère repose sur un ensemble de connaissances théoriques et
expérimentales dont le but d’approfondir et d’acquérir des outils et méthodes de travail
dans la science physique des matériaux.
L’objectifde ce mastère de recherche « Physique et Chimie des Matériaux Hautes de
Performances » est d’assurer une maîtrise des bases théoriques pour décrire les propriétés
physiques (structurales, électriques, optiques, magnétiques) des matériaux cristallins, films
minces ou Nanostructures. De plus, nous voudrions que l’étudiant puisse être autonome pour
la gestion d'un programme de recherche sur les nanomatériaux et les procédés de
caractérisation, d'évaluation et d'optimisation des propriétés physiques.
1.3. Conditions d’accès à la formation et pré-requis
L’accès à ce mastère se fait sur la base d’un concours sur dossier ouvert aux étudiants
titulaires d’une Licence Fondamentale de Physique, d’une Licence Fondamentale de
Physique-chimie, d’une Licence Fondamentale d’Electronique ou tout autre diplôme
admis en équivalence. Ces conditions assurent elles mêmes les pré-requis. Le nombre
d’étudiants à accepter et la liste des licences concernées seront déclarés, selon les
règles en vigueur, à la date d’ouverture du concours. La sélection s'effectue comme
suit:
Sélection sur dossier selon les critères fixés par la commission du mastère (curriculum
vitae, lettre de motivation, diplômes, un relevé de notes de leurs trois dernières années
de formation (moyenne des moyennes générales des 3 années, stages effectués,
mémoire de fin d’études)
Pour les candidats étrangers, la procédure est la même que pour les candidats tunisiens.
1.4. Perspectives professionnelles du parcours
A l’issue de cette formation, les étudiants peuvent intégrer les différents laboratoires de
recherche concernés dans le cadre de la préparation d’une thèse de doctorat qui ouvre la voie
vers l’enseignement supérieur. Mais, d’un autre coté, le contenu de la formation que nous
dispensons, leur permet, aussi, d’accéder au monde de l’industrie aussi bien dans la
recherche-développement que dans les processus d’élaboration des matériaux ou leur
caractérisation.
1.5. Perspectives de poursuite d’études supérieures pour les étudiants les plus méritants
Au cours de la préparation du stage de mémoire de recherche, l’étudiant va pouvoir montrer
ses capacités à assimiler des notions nouvelles et de haut niveau dans un temps relativement
court. En accord avec les instances de recherches universitaires qui définissent les règles de
poursuite à appliquer, l’étudiant concerné, peut poursuivre ses études dans le cadre de la
préparation d’une thèse universitaire et dont le sujet sera défini au moment opportun.
5
L’équipe des professeurs enseignants dans le Master de Recherche aide les étudiants à définir
leur projet de thèse, à choisir leur futur directeur de recherche et à poursuivre leurs études
doctorales.
1.6. Liste des enseignants participants aux activités de Formation
Etablissement
Faculté des Sciences de Sfax
Nom/prénom
Essebti Dhahri
Grade et spécialité
Professeur
Faculté des Sciences de Abdelaziz Bouazizi
Monastir
Faculté des Sciences de Gafsa Ahmed Omri
Professeur
Samir Guermazi
Professeur
Faculté des Sciences de
Monastir
Faculté des Sciences et
Techniques de Sidi Bouzid
Jemai Dhahri
Professeur
Ridha Zouari
Mohsen Griaa
Houcine Naili
Najmeddine bdelmoula
Mohamed Adnen Haj
Ayed
Wahiba Tlili
Professeur
Professeur
Professeur
Professeur
Maître assistant
Professeur
Mansour Aoussa
Maître assistante
Hb
Maître assistant
Maria Nasri
Maître assistante
Fatma Issaoui
Maître assistante
6
Descriptif détaillé du parcours
Mastère de Physique et Chimie des Matériaux de Hautes Performances M1
(Semestre – 1)
Unité
Natu
Elément
Volume horaire Crédits Coefficien
N° D’enseignement re de
constitutif
Semestriel (14
ts
l’UE
D’UE (ECUE)
sem)
EC U EC UE CC
cour TD TP UE E UE
s
Propriétés
UE Physique des
21
UEF électroniques des 21h
6
6
3
3
1
solides I
h
solides
Statistique des
Physique
UE
21
Statistique et
UEF substances
21 h
6
6
3
2
h
3
magnétique
application
Propriété
UE Chimie des
21
3
UEF chimique des
21 h
3
3
3
3
matériaux
h
matériaux
Méthodes
analytiques et
21
numériques en
UE Physique
21 h
4
2
4
UEF
h
2
physique des
3
numérique
matériaux
Expérimentati
UE
on en Physique
4
et chimie
U
O
Option
UT Langues
42
h
UEF Travaux pratiques
UE
O
UET
Cristallographie/
Chimie des
polymères
21 h
Français
Anglais
21
h
21
h
3
6
2
2
3
3
2
2
1
1
2
1
1
Total des crédits
Total des coefficients
2
Régi
me
mixte
*
*
*
*
*
*
*
30
17
7
Master de Physique et Chimie des Matériaux de Hautes Performances M1
(Semestre – 2)
Unité
Natu
Elément
Volume
Crédits Coefficient
N° D’enseigneme re de
constitutif
horaire
s
nt
l’UE D’UE (ECUE) Semestriel (14
sem)
E U ECU UE CC Régime
cou T TP C E
E
mixte
rs
D
U
E
Structures de
28
bandes et
3
2
*
h
applications
UE Physique des
UEF
6
4
1
solides II
Physique des
28
matériaux
3
2
*
h
Electrochimie
Appliquée
UE
aux
2
Matériaux
Phénomène
UE
quantique
3
Thermodyna
UE
mique des
4
matériaux
UT Langues
U
O
Option
Electrochimie
fondamentale
UEF
et appliquée
aux matériaux
28
h
Mécanique
28h
quantique
UEF
Physique
28
atomique
h
Thermodynam
ique générale
28h
et Diagramme
d’équilibres
UEF
Isolation
thermique à
28
l’ambiante :
h
Propriétés
UE
T
UE
O
Anglais
Propriétés
Optiques des
Nanostructure
s / PhysicoChimie des
polymères
28
h
Total des crédits
6
3
3
6
2
2
6
2
3
4
2
6
4
3
21
h
2
2
*
*
*
*
*
2
2
1
1
*
4
4
2
2
*
30
17
8
Master de Physique et Chimie des Matériaux de Hautes Performances M3
(Semestre – 3)
Volu Cré
Coefficients
me
dits
Nat
horai
ure
Unité
Elément constitutif
re
de
N° D’enseigne
D’UE (ECUE)
l’UE
ment
EC UE EC
cours TD TP UE
UE
Matériaux
fonctionnel
UE
s
1
Elaboratio
n,
UE caractérisa
2
tion
F
F
Phénomène
s
quantiques
UE
F
dans les
3
nanostruct
ures
Polymères
UE et
4
composites
F
UT Anglais
T
U
O
Opt
…..
Matériaux pour les
cellules
photovoltaïques
Propriétés des
diélectriques
Technologie
d’élaboration
Techniques de
Caractérisation
Phénomènes
quantiques dans les
nanostructures
Physique des
surfaces et
interfaces
Phénomènes de
Relaxation
Théorie de
percolation
Anglais
……..
………
21 h
3
21 h
3
2
21 h
3
2
21h
3
21 h
3
21 h
3
21 h
3
21 h
3
21 h
21 h
21 h
2
2
2
6
6
2
2
6
2
2
6
2
2
2
4
2
Régi
me
D’exa
men
UE
Régi
me
mixte
4
*
4
*
4
*
4
1
4
*
*
*
30
Total des crédits
21
Listes des options :
1-Nanomagnétisme, électronique de Spin
2-Phénomène de transport
3-Défauts dans les cristaux
4-Matériaux pour l’Optique, l’Electronique et l’Opto-Electronique
5- Biomatériaux
6- Elaboration des matériaux organiques
9
M4. Semestre 4
Il est consacré au stage de Projet de Fin d’Etudes du Master
3. Descriptif des stages et des activités pratiques de fin d’études
(Objectifs, organisation, durée, lieu, activités, rapport de stage, soutenance de mémoire,
valeurs en crédits)
 Les stages donnent lieu à un rapport écrit et une soutenance orale. Le responsable du
stage participe au jury de soutenance ainsi qu’à l’évaluation du candidat selon les
textes en vigueur.
 Le projet bibliographique tutoré donne lieu à un rapport écrit et une soutenance orale.
 Après validation, 30 crédits seront octroyés à ce stage.
4. Inter-liaison entre les semestres du parcours, passerelles, évaluation et progression
 Les deux semestres S1 et S2 constituent le M1 et les deux semestres S3 et S4
constituent le M2
 La réussite est annuelle et l’évaluation sera assurée selon les textes en vigueur
10
Fiches Pédagogiques
11
2015/2016
Faculté des Sciences et Techniques de Sidi Bouzid
Physique Chimie
Année Universitaire
Département de
Fiche Pédagogique
Master : Sciences des Matériaux
Domaine: Science et Technologie
Niveau: M1
Spécialité: Tronc commun
Unités d’Enseignement : Physique des solides I
Matière: Propriétés électroniques des solides
1 – Objectifs: Ce cours porte sur le traitement quantique des états électroniques dans les
solides.
2 – Descriptif et contenu
1. Cristallographie géométrique(le réseau ponctuel; les différentes mailles; la symétrie du
réseau; la symétrie ponctuelle; lasymétrie spatiale; la symétrie de couleur; les plans
réticulaires; le réseau réciproque; zone de Brillouin)
2. Cristallographie structurale(forces de liaison; cristaux de gaz rares; cristaux ioniques;
cristaux covalents; cristaux métalliques;cristaux à liaison par ponts d'hydrogène)
3. Introduction à la radiocristallographie
4. Le modèle de Drude, Conductivité électrique et loi d’Ohm, effet Hall, conductivité
thermique dans les métaux, Mouvement dans un champ électromagnétique, insuffisances du
modèle de Drude
5. Le modèle de Sommerfeld, niveaux d’énergie et densité d’états unidimensionnels, Energie
de Fermi, effet de la température, insuffisances du modèle de Sommerfeld
3 - Volume horaire par semaine
cours
1,5H
TD
1,5
12
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Master :Sciences des Matériaux
Niveau: M1(S2)
Unités d’Enseignement : Physique des solides II
Matière: Physique des solides
1 – Objectifs: Ce cours porte sur le traitement quantique des états électroniques et la structure
de Bande dans les solides dans les solides.
1. Potentiel périodique et structure de bande (théorème de Bloch; densité d'états; surface de
Fermi; métaux, isolants)
2. Approximation des électrons quasi-libres(méthode de Born-Von Karman, repli de la
parabole d'électrons libres dans la premièrezone de Brillouin ; réflexions de Bragg; ouverture
des gaps)
3. Approximation des électrons fortement liés
4. Dynamique des noyaux(approximation harmonique; matrice dynamique; modes normaux
de vibration; structure de bandede phonon; chaine monoatomique et diatomique; modes
acoustiques, modes optiques, modes transverses et longitudinaux;exemples de structures de
bandes de phonons pour différents solides)
5. Le gaz d'électrons libres(occupation des états, énergie de Fermi, effet de la température,
chaleur spécifique électronique)
6. Etude de la conduction, isolants semi-conducteurs, conducteurs métalliques
cours
2H
TD
13
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1(S2)
Unités d’Enseignement :Physique des solides II
Matière: Physique des matériaux
1 – Objectifs:Les matières couvertes comprennent : les semi-conducteurs, le magnétisme, et
différents phénomènes de transport.
1. Semi-conducteurs(calcul des densités de trous et électrons, dopage et niveau d'impuretés) 2.
Dynamique des électrons dans le solide périodique (vitesse des porteurs, effets des champs
électriques et magnétiques dansles métaux, masse effective, courant dans les bandes: électrons
et trous)
3. Transport et effets anharmoniques (processus de diffusion pour les électrons et équation de
Boltzmann ; conductivité électriquedes métaux; anharmonicité et expansion thermique;
conduction de la chaleur : collisions électron-phonon dans les métaux ; effetHall)
4. Magnétisme(introduction et panorama des propriétés magnétiques; paramagnétisme du gaz
d'électrons libres ; modèle debande du ferromagnétisme)
5. Supraconductivité(introduction: caractéristiques expérimentales et approches théoriques)
cours
2h
TD
14
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1
Unités d’Enseignement : Physique statistique et Application
Matière:Physique statistique et Application
1 – Objectifs: Ce cours porte sur la Statistique des substances magnétique
ferromagnétisme , Transition de phases et phénomènes critiques
dia - para et
Statistique quantique
Application : Propriétés magnétiques
origine du magnétisme –
Différent types de magnétisme
Ferromagnétisme- Les domaines ferromagnétiques
L'effet d'un champ magnétique applique
Aimantation : Courbe d'aimantation d'un matériau ferri/ ferromagnétique
Cycle d’hystérésis
Modèle phénoménologique de Weiss
Interaction d'échange- l’interprétation du champ de Weiss
Transition de phase para –ferromagnétiques
Phénomènes critiques
cours
1.5H
TD
1.5h
15
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1
Unités d’Enseignement : Chimie des matériaux.
Matière: Propriété chimique des matériaux
1 – Objectifs: familiariser l’étudiant avec le domaine de la chimie en insistant sur les deux
points, soit l’étude de la structure fine de la matière et des règles régissant les interactions qui
y règnent, ainsi qu’un survol des principaux termes utilisés en chimie appliquée.
2 - Descriptif du cours:
Faire le lien entre la structure atomique de la matière et son comportement observable. Les
objectifs propres à ce cours sont la compréhension de la structure de la matière, des lois
régissant les comportements des solides, des liquides et des gaz et les mécanismes de
réactions chimiques. Les notions théoriques sont complétées par la présentation de procédés
industriels ou de phénomènes naturels.
Grandeurs physiques et systèmes d’unités. Notion de procédé, bilan de matière. Structure de
la matière : atomes, liaisons chimiques, molécules. Tableau périodique. Caractérisation des
mélanges. Gaz parfaits : masse volumique, pression partielle, masse molaire des mélanges,
équilibre liquide-vapeur; humidité de l’air et procédés d’humidification, déshumidification et
séchage. Réactions chimiques : stœchiométrie et thermochimie, efficacité des procédés,
combustion. Liquides : liaisons intermoléculaires. Solutions liquides : équilibre liquidevapeur, solubilité des sels, acides et bases, solubilité des gaz, pollution des eaux et traitement
des eaux usées. Structure des solides cristallins. Polymères.
.
cours
1.5H
TD
1.5h
16
Université de KairouanAnnée Universitaire 2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1
Unités d’Enseignement : Physique numérique.
Matière: Méthodes analytiques et numériques en physique des matériaux
1 – Objectifs: acquis les bases sur les outils numériques courant en sciences en général, et en
physique plus particulièrement
2 - Descriptif du cours:
Notions de programmation (types, tableaux, opérateurs, tests et boucles, sous-programmes et
fonctions, ...)
– Résolution d'équations
- Dérivation et intégration numérique (trapézes, Simpson, Gauss-Legendre, Monte-Carlo)
- Interpolation (interpolation affine et polynomiale, introduction aux splines cubiques) et ajustement (méthode des moindres carrés)
- résolution d'équations différentielles (méthodes d'Euler, prédiction - correction et RungeKutta)
- éléments finis
.
cours
1.5H
TD
1.5h
17
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1
Unités d’Enseignement: Physique quantique.
Matière: Mécanique quantique
1 – Objectifs: Acquérir une formation de base en mécanique quantique
Méthodes d’approximations
- Calcul Varationnel
- Méthode LCAO
Méthode WKB
- Problèmes dépendants du temps
- Règle d’or de Fermi
-Application au calcul de la section efficace de diffusion
- Perturbation sinusoïdale.
- Perturbation soudaine, perturbation adiabatique
Système de particules identiques :
-Etats symétriques et antisymétriques.
-Bosons et Fermions
-Opérateurs symétriques et antisymétriques
-Représentation du nombre d’occupation
Seconde quantification : Espace de Fock
Théorie quantique des champs
.
cours
2H
TD
18
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1(S2)
Unités d’Enseignement: Electrochimie appliquée
Matière: Electrochimie appliquée aux matériaux métalliques
1 – Objectifs: Appliquer les connaissances acquises en électrochimie et plus particulièrement
en cinétique électrochimique, aux matériaux. Découvrir l’importance des phénomènes
électrochimiques qui interviennent dans les industries des matériaux.
Le cours se compose de deux parties :
Partie I : Notions d’électrochimie fondamentale
Notions de base : Réaction électrochimique, cellule électrochimique, équilibre
électrochimique de l’interface métal/solution, potentiel d’électrode à l’équilibre
électrochimique (loi de Nernst), phénomènes se produisant à l’électrode (phénomènes
faradiques et non faradique).
Cinétique électrochimique : Cinétique du transfert électronique à l’électrode, relation
courant-surtension, loi de Butler-Volmer, courant limite de diffusion, courbes intensitépotentiel des systèmes lents et des systèmes rapides.
Partie II :Electrochimie appliquée à la corrosion
Aspect thermodynamique de la corrosion : Diagrammes de Pourbaix
Application de la cinétique électrochimique à la corrosion : mécanismes, passivité, courbe de
polarisation d’un métal passivable, méthodes de protection contre la corrosion.
Elaboration de quelques métaux par électrolyse; mise en œuvre industrielle.
cours
2H
TD
0
19
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1
Unités d’Enseignement : Physique quantique
Matière: Physique atomique
1 – Objectifs: Acquérir les outils d’interprétation théorique des spectres atomiques
– Descriptif et contenu
Opérateurs tensoriels.
Théorème de Wigner Eckart
Symboles 3J, 6 J et 9J
Opérateurs tensoriels couplés
Energie électrostatique, couplage Spin-orbite, potentiel quadripolaire électrique
Coefficients de parenté fractionnaire
Structure Hyperfine : Interaction hyperfine magnétique, interaction hyperfine quadripolaire
cours
2H
TD
20
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1
Unités d’Enseignement : Thermodynamique des matériaux
Matière: Thermodynamique générale et Diagramme d’équilibres
1 – Objectifs:ce courstraite de la thermodynamique des milieux mettant en jeu plusieurs
constituants et plusieurs phases (sous forme solide, liquide ou gazeuse).
Thermodynamique générale :
1- rappels des définitions de base : système, phase, constituant, variables et fonctions
d’état, expressions des compositions, premier et second principe,
2- rappels fondamentaux sur les conditions d’équilibre : potentiel chimique et relations de
Gibbs, équilibre vrai et apparent, stabilité, métastabilité,
3- systèmes multi-constitués : grandeurs partielles, modèles de solutions idéales,
régulières et interstitielles.
Diagrammes d’équilibres :
Application des notions précédentes aux diagrammes d’équilibres entre phases :
1- rappels sur les diagrammes d’équilibres dans les systèmes binaires,
2- initiation aux systèmes ternaires : représentations des compositions (Gibbs, repères
orthogonaux, coordonnées de Jänecke), représentation du diagramme complet, équilibres
diphasés, triphasés et entre quatre phases (démixion, réaction eutectique et péritectique).
3- Etudes de cas : lecture et exploitation de diagrammes d’équilibres entre phases
(métaux, céramiques, oxydes, polymères…)
Compétences : l’étudiant doit être capable d’appliquer les bases fondamentales de la
thermodynamique à la compréhension des équilibres polyphasés et de construire, lire et
exploiter un diagramme d’équilibres entre phases dans un système binaire ou ternaire.
cours
2H
TD
21
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M1
Unités d’Enseignement : Thermodynamique des matériaux, Matière:Isolation thermique à
température ambiante : Propriétés
1 – Objectifs: l’extension du domaine d’utilisation des superisolants, en particulier les
nanomatériaux et les isolants sous vide dans le domaine de la température ambiante et du
bâtiment (double vitrage de haut pouvoir isolant, paroi transparente, etc.) ;
1 - CLASSIFICATION DES MATÉRIAUX ISOLANTS
1.1 - Isolants fibreux
1.2 - Isolants cellulaires
1.3 - Isolants pulvérulents, nodulaires ou granulaires
1.4 - Superisolants
2 - PROPRIÉTÉS DES MATÉRIAUX ISOLANTS
2.1 - Propriétés thermiques
2.2 - Propriétés d’aptitude à l’emploi. Critères de choix des isolants
cours
2H
TD
22
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2 (S3)
Unités d’Enseignement : Matériaux fonctionnels
Matière: Matériaux pour les cellules photovoltaïques organiques et nanocristallines à
colorant
1 – Objectifs: Les matériaux évoluent sans cesse et leurs applications industrielles se
diversifient. Métalliques, composites, organiques ou minéraux, l’éventail des matériaux est
large. Bien connaître les caractéristiques et les usages de chaque matériau est essentiel pour
répondre aux cahiers des charges toujours plus exigeants des secteurs d’applications des
matériaux.
INTRODUCTION
1 - CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE TOUT ORGANIQUE
1.1 - Principe
1.2 - Matériaux
1.3 - Élaboration de dispositifs photovoltaïques
1.4 - Importance de la morphologie
1.5 - Développement industriel
2 - CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE NANOCRISTALLINE À COLORANT
2.1 - Principe
2.2 - Matériaux
2.3 - Élaboration de dispositifs photovoltaïques hybrides à base de TiO2 sensibilisé
2.4 - Développement industriel
cours
1.5H
TD
23
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2
Unités d’Enseignement: Matériaux fonctionnels
Matière: Propriétés des diélectriques
1 – Objectifs: Etude des propriétés diélectriques des matériaux en vue de bien connaitre la
réponse des matériaux aux excitations et de comprendre les phénomènes de conduction.
Introduction
1 - Polarisation des diélectriques
Définitions, Polarisation des diélectriques (expérience), Polarisation des diélectriques
(théorie), Généralisation de la loi de Gauss, Conditions aux limites de deux diélectriques,
Interface conducteur-isolant
2 - Différents types de polarisation
Généralités, Description des principaux modèles, Champ local, Relation de ClausiusMossotti
3 - Courants de conduction et de déplacement dans un isolant
Loi d’Ohm, Courant de déplacement, Conduction des isolants (expérience)
4 - Courants transitoires dans les isolants
Généralités, Courant d’absorption réversible (expérience), Courant d’absorption irréversible
(expérience), Courant d’absorption (théorie), Polarisation inter faciale (Maxwell),
Applications
5 - Réponse en fréquence et pertes diélectriques des isolants
Facteurs de dissipation diélectrique et de puissance, Réponse en fréquence (théorie), Pertes
diélectriques, Étude des phénomènes de polarisation en fonction de la fréquence
cours
1.5H
TD
0
24
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2
Unités d’Enseignement : Elaboration et caractérisation
Matière: Technique d'élaboration
1 – Objectifs: Description des Techniques d'élaboration des couches minces
Technique d'élaboration des couches minces - Le vide - Les systèmes de pompage
- les applications du vide - croissance des couches minces cristallines - Epitaxie en phase
liquide EPL - Epitaxie en phase vapeur EPV - Epitaxie en phase vapeur par pyrolyse
d'organométalliques (EPVOM) - Epitaxie par jet moléculaire (EJM) - Croissance des couches
minces polycristallines et amorphes - Techniques d'évaporation - Techniques de
pulvérisation cathodique - Techniques de dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Cristallisation par évaporation - Etat amorphe - Etat micro cristallisée, transition
vitreuse - Polymères - Polymère en solution - Polymère cristallisé - Polymérisation par étape
- Polymérisation par chaîne - Masse molaire - Matériaux composites - Dépôt des polymères
en couches minces - Céramique - Technique de préparation - Céramique massif - Céramique
en couche mince.
cours
1.5H
TD
0h
25
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2
Unités d’Enseignement : Elaboration et caractérisation
Matière: Techniques de caractérisation
1 – Objectifs: Description des Techniques de caractérisation
- Caractérisation I (MEB - MET et RX) :
Architecture du microscope électronique - Conditions générales d'observations - La
microscopie électronique par transmission (M. E. T) - Architecture du MET - La microscopie
électronique à balayage - Microsonde de Castaing (EPMA) - Production des rayons X Pratique de la micro analyse (EDS, WDS) - Méthode de correction : ZAF.
Diffraction des rayons X sur poudre et sur monocristaux. Identification des phases
cristallographiques - Détermination des groupes d’espace - Affinement de la structure
cristallographique par la méthode de Rietveld
Caractérisation II (RMN, SV et OT) :
Résonance magnétique nucléaire : Principe de la RMN - RMN du solide.
Spectroscopie de vibrations : Rayonnement Electromagnétique et niveau d’énergie
moléculaire - Spectrométrie Infrarouge (IR) - Spectroscopie Raman - Application de la
théorie des groupes au dénombrement des vibrations.
Caractérisation II I - Spectroscopie optique et électrique
I- La spectroscopie Optique 1-La Spectroscopie de Photoluminescence- Les transitions
radiatives- Etude des variations du spectre de PL en fonction de la T et de la puissance
d’excitation. - L’excitation de la PL (PLE)
6- La photoluminescence dynamique
II - La spectroscopie électrique-La DLTS : Deep Transient Spectroscopy- Généralités
sur les défauts profonds- Caractéristiques expérimental d’un niveau profond.- Techniques
capacitives-Technique expérimentales-La DLOS : Deepl optical spectroscopy
Cours1.5h
TD 0h
26
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2
Unités d’Enseignement : Polymères et composites
Matière: Relaxation diélectrique
1 – Objectifs: assurer un approfondissement des connaissances sur la dynamique moléculaire
dans les polymères et composites.
- Relaxation diélectriques dans les milieux homogènes: polymères.
- Relaxation diélectrique dans les milieux hétérogènes: composites.
- Relaxation mécanique, fluage et temps caractéristique.
- Spectrométrie diélectrique et mécanique.
cours
1.5H
TD
0h
27
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2
Unités d’Enseignement : Polymères et composites
Matière: Percolation
1 – Objectifs: La notion de percolation a été introduite pour la première fois en 1956 pour
montrer qu’un fluide ne pouvait s’écouler à travers un milieu poreux que si le nombre de
pores était supérieur à un nombre critique. Cette notion permet une description statistique des
systèmes constitués d’un grand nombre d’objets qui peuvent être reliés entre eux et en
particulier elle est utilisée pour décrire les phénomènes de transport dans les milieux
aléatoires macroscopiques comme c’est le cas des composites,. Ce cours permet à l’étudiant
de comprendre les phénomènes se produisant dans des milieux hétérogènes en se basant sur
des grandeurs physiques telles que la constante diélectrique, la conductivité électrique, la
susceptibilités magnétique et autres de la thermodynamique.
1- Conductivité en courant continu dans les matériaux composites
-Modèles historiques : Modèle de Maxwell, Modèle de Rayleigh
-Relations donnant des bornes supérieures et inférieures de la conductivité
-Modèles basés sur le concept de champ moléculaire, le milieu effectif
-Analyse des chemins critiques
2-Le concept de percolation
-Détermination des seuils de percolation : Valeurs exactes, Valeurs approchées
-Effets de tailles
-La percolation vue sous l’aspect transition de phase : Modèle de Landau, Généralisation à la
percolation, influence du désordre géométrique sur la transition
3-Lois reliant les seuils ou le comportement de la conductivité près et loin du seuil, à la
structure géométrique
-Les seuils : Relations faisant intervenir le seuil de percolation de liens et la coordinance,
Relations faisant intervenir les seuils de réseaux de sites et le facteur de remplissage,
Relation entre seuil de sites et coordinance
-Comportement de la conductivité : Vulnérabilité, Exposant critique de la conductivité
cours
1.5H
TD
0h
28
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2
Unités d’Enseignement : Phénomènes Quantiques dans les nanostructures
Matière: Phénomènes Quantiques dans les nano structures
1 – Objectifs: Ce cours porte sur lathéorie quantique de l’interaction des rayonnement
électromagnétiques avec les solideest permet d’interpréter les propriétés de diffusion,
d’absorption et d’émission des solides ( isolant , semi-conducteurs et Métaux)
1 Generalités
Approximation de la fonction enveloppe
Effet de confinement
2 Puits quantiques et super réseaux
Famille des super réseaux
Etats discret et continuum
Impureté dans les hétérostructures
Exciton dans les hétérostructures
3 Fils Quantiques
Fils quantique parallélépipédiques
Fils quantiques cylindriques
Exciton dans les hétérostructures cylindriques
3 Boites quantiques
Différents types de confinement
Transition optiques
4. propriétés optiques des nanostructures
29
2015/2016
Physique Chimie
Département de
Fiche Pédagogique
Niveau: M2
Unités d’Enseignement : Phénomène quantiques dans les nano structures
Matière:Physique des surfaces
1 – Objectifs: Ce a pour objectif d’étudier les propriétés locales des surfaces par champ
proche électromagnétique, électronique, ...
Physiques des Surface Cristallographie de surface,
Reconstructions, application à la diffraction,
Techniques du vide, structure électronique : modèle du jellium,
Rrôle des reconstructions, physisorption, chimisorption,
Apports des spectroscopies par champ proche
Etude locale des surfaces par champ proche électromagnétique, électronique, ...
Propriétés, méthodes de détection des champs proches :
Microscopies à « sondes locales » (AFM, STM, SNOM),
Confrontations directes avec l'expérience
.
cours
1.5H
TD
30

ScienceS deS Mat ScienceS deS Matériaux S Matériaux

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