Présentation
RÉSUMÉ
La physique des surfaces et des interfaces tient une grande place dans le développement de matériaux nouveaux. Les phénomènes macroscopiques et les propriétés spécifiques à la surface, comme la tension superficielle, les forces d'adhésion, la réactivité chimique, découlent de la structure électronique des solides. Les grands progrès technologiques en matière de microscopies et de photoémission permettent de nos jours d’observer l’atome seul et d’appréhender finement la nature des états et des transports électroniques. Ces approches sont d’autant plus vraies dans le cas des surfaces bidimensionnelles ordonnées et périodiques des métaux et des semi-conducteurs. De plus, la puissance actuelle des processeurs permet de simuler avec pertinence le comportement quantique des électrons au sein de la matière et en surface.
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Jean-Marc THEMLIN : Docteur en sciences physiques - Professeur à Aix-Marseille Université - Chercheur à l'IM2NP – Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence – UMR CNRS 6242
INTRODUCTION
La plupart des propriétés physico-chimiques des matériaux solides, qu'elles soient électriques, magnétiques, optiques, thermiques, mais aussi leur structure cristalline d'équilibre dérivent de leur structure électronique, qui décrit la répartition des niveaux d'énergie des électrons dans le solide. Les techniques modernes de calcul des structures électroniques sont généralement basées sur des solides monocristallins infinis dans les trois dimensions, alors que tout solide réel est nécessairement délimité par une surface. Or, à la surface d'un solide, l'environnement d'un atome n'est pas le même que dans le volume, ne serait-ce que parce que les atomes à la lisière du solide (c'est-à-dire les atomes de la première couche atomique, à l'interface solide-vide ou solide-atmosphère) n'ont pas le même nombre de premiers voisins que dans le volume. Lors de la création de la surface, une partie des liaisons chimiques des atomes surfaciques doivent être brisées, ce qui coûte une certaine énergie (la tension superficielle). La structure électronique au voisinage de la surface se démarque donc plus ou moins nettement des propriétés volumiques. Même une surface idéale terminant un volume tronqué (les atomes de la surface restant aux mêmes positions qu'ils soient ou non en lisière) peut posséder des états électroniques spécifiques (les états de surface) et manifester des effets multi-électroniques différents du volume. Ce changement de la structure électronique locale est à l'origine de phénomènes macroscopiques et de propriétés spécifiques à la surface, comme l'énergie de surface, les forces d'adhésion, la réactivité chimique...
Dans le premier opus de ce triple dossier consacré aux propriétés électroniques des surfaces des solides
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Propriétés électroniques des surfaces solides - États électroniques de surface des métaux et semi-conducteurs
États électroniques de surface
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