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Spintronique
La spintronique (électronique de spin), aussi connue sous le nom de magnétoélectronique, est une technologie émergente qui exploite la propriété quantique du spin des électrons. Le spin lui-même se manifeste comme un faible état d'énergie magnétique caractérisé par "spin up" et "spin down".
L'utilisation conventionelle de l'état d'un électron dans un semiconducteur est un système purement binaire, puisque l'état représente seulement 1 ou 0, et 8 bits peuvent représenter tous les nombres entiers entre 0 et 255, un nombre à la fois. Les bits en spintronique, nommés qubits, exploitent les états "spin up" et "spin down" comme une superposition de 0 ou 1, possèdant la propriété de représenter tous les nombres entiers entre 0 et 255 de façon simultanée.
Category:Chimie quantique
ja:スピントロニクス
Technologie.]]
Le mot technologie possède deux acceptions de fait :
# Étymologiquement et historiquement : l'étude des techniques. On dit alors la technologie.
# De plus en plus fréquemment, un ensemble des méthodes et techniques autour de réalisations industrielles formant un tout cohérent. On parle alors dune technologie. Elle ne se confond pas dans cette seconde acception avec la technique :
- Si sur une voiture vous utilisez un procédé d'avance à l'allumage de votre invention il s'agit d'une simple technique.
- Un moteur à explosion d'automobile est quant à lui issu d'une technologie qui évolue depuis un siècle et demi.
- En revanche, l'automobile dont l'existence s'accompagne de constructeurs, de routes, d'autoroutes, de stations-services, de garages, de parkings, etc. constitue un ensemble de technologies.
Les sciences de l'ingénieur ont à couvrir l'étude des technologies pertinentes à leur discipline. Dans une même branche, celles-ci changent avec le temps.
- On brocardait beaucoup l'École centrale en 1968 parce que l'on y enseignait encore le tube électronique et la machine à vapeur tandis que son cursus n'intégrait ni l'informatique ni même les statistiques.
- Guy Deniélou, fondateur de l'Université de Technologie de Compiègne, propose de définir la technologie comme «le nom que prend la science quand elle a pour objet les produits et les procédés de l'industrie humaine».
- On peut aussi se contenter de la formulation du dictionnaire, qui la définit comme Étude des techniques, des machines, des outils, etc., employés dans l'industrie, qui est plus concise et sans doute plus claire, même si elle est un peu moins précise.
À cause de son aspect porteur, le mot est parfois galvaudé par les services de marketing des entreprises. Ainsi, ClearType est présentée comme une technologie alors que ce n'est qu'une technique, bien qu'elle soit fort ingénieuse, et on voit mal comment elle pourrait ne pas le rester. En revanche le Wi-Fi est bien aujourd'hui pour sa part une technologie.
Haute technologie et compétitivité économique
Pour les technologies fondées sur des percées scientifiques récentes on parle habituellement de haute technologie ou nouvelles technologies. Ce domaine peut ou non apporter un avantage compétitif aux entreprises et zones géographiques (pôle de compétence) qui ont su y acquérir une avance : tout dépend du rapport performances/prix offert par l'avance en question, ainsi que de son triangle couts/délais/qualité. Les exemples de sociétés ayant pris des faux-départs pour avoir eu trop d'avance sur le marché (Viatron, Exidy, Archimedes, AIXtron...) semblent tout aussi spectaculaires que celles de sociétés ayant acquis au cours du temps une position dominante sans être arrivées pour autant premières chronologiquement sur le marché (IBM face à UNIVAC, par exemple) : être le premier procure des:
Avantages
- pas de concurrence
Inconvénients
- Les techniques sont jeunes et mal connues: il faut essuyer techniquement des plâtres, entreprendre un effort d'information des clients potentiels.
- Les standards ne sont pas établis, ce qui peut obliger ensuite à de coûteuses reconversions pour mettre sa production en conformité.
Exemple
- C'est pour s'être équipée avec retard en téléphone que la France a pu se doter rapidement d'un réseau totalement temporel (multiplexé) sans être trop handicapée par le poids d'un trop gros existant en équipement spatial.
- La forte implantation du Minitel en France a pendant plusieurs années retardé l'arrivée massive d'Internet dans les foyers français.
- La nécessité d'amortir la très coûteuse technique à miroir tournant pour ses imprimantes à laser a fait perdre à IBM ce marché au profit de Canon et Xerox qui sont partis plus tard sur une idée de diodes laser fixes.
- Cette même compagnie dut abandonner en cours d'études sa technologie FS qui n'eut que quelques retombées ultérieures sur certains produits dans le cadre des technologies existantes (imprimantes à laser, mémoires de masse à changement automatique, usage généralisé des bases de données relationnelles au système de fichiers, etc.).
- L'avance de l'Angleterre et de la France dans le domaine du transport civil supersonique (Concorde) s'est révélée financièrement désastreuse.
- Celle de l'Europe dans le domaine du transport aérien (Airbus) ou des lanceurs de satellites (Ariane) ont en revanche constitué de francs succès.
Conclusion
Bref, l'avance technologique ne peut donc en aucun cas être considérée comme la balle d'argent qui fait gagner à tous les coups. Elle ne constitue qu'un facteur d'appréciation parmi d'autres. L'important est moins de suivre une mode (coûteuse vu les investissements) que d'anticiper le moins mal possible les besoins actuels et à venir. Des technologies actuellement émergentes, mais dont on ne connaît pas bien en 2004 l'avenir sont par exemple :
- les micromachines
- les calculateurs quantiques
- la thérapie génique
:Informatique industrielle ~ Informatique embarquée ~ Automate ~ Grafcet ~ GEMMA
:Médecine ~ Biotechnologie - Agronomie
:Pétrochimie ~ Pharmacie ~ Phytosanitaire
:La pile à combustible
:Télécommunication ~ Téléphone ~ Internet ~ Radiodiffusion ~ Télévision ~ Radioamateur ~ Imprimerie ~ livre ~ Journal ~ (voir aussi NTIC)
:Ingénierie informatique ~ Informatique industrielle ~ Génie logiciel ~ Informatique embarquée ~ Micro-informatique ~ Réseau informatique ~ Internet ~ Ordinateur ~ Électronique numérique ~ (voir aussi NTIC)
:Affichage mécanique ~ Projection lumineuse ~Tube cathodique ~ Affichage plasma ~ diode électroluminescente ~ Cristaux liquides~ Encre électronique
:Calcul stochastique ~ Capital risque ~ Marchés dérivés ~ Titrisation,
Matériaux métalliques
Fer et alliages de fer
- Acier
- Acier inoxydable
Métaux et alliages non ferreux
- Cuivre et alliages
- Laiton
- Bronze
- Aluminium et alliages (appelés également alliages légers)
- Alliages d'aluminium pour corroyage
Matériaux minéraux
- Verre
- fabrication ~ floats
- traitements ~ « glass coating »
Matériaux organiques
- Papier
- Histoire de la fabrication du papier
- Caractéristiques mécaniques du papier
- Machine à papier
- Textile
- Plastiques
- Composites
- Bois
Autres concepts concernant les matériaux
- Matériaux utilisables pour le frottement
- Nanomatériau
Mécanique industrielle, électrotechnique
Généralités
Ajustement ~ Amortissement ~ Isostatisme ~ Rhéologie ~ Tribologie, frottement, usure, lubrification ~
Techniques nucléaires
Centrale nucléaire ~ moteur atomique
Production, distribution et utilisation de la vapeur
Machine à vapeur
Énergie pneumatique ~ Turbine
Électrotechnique
Centrale électrique ~ Pile à combustible ~ Alimentation électrique ~ Éclairage ~ Électroménager ~ Moteur électrique ~ Générateur électrique ~ Protection électrique
Moteurs thermiques
Moteur à combustion interne ~ Moteur à combustion externe ~ Moteur à réaction
Technique des gaz et du vide, réfrigération
Réfrigérateur ~ Technique du vide
Technique des fluides
Pompes
Obtention des pièces brutes
Emboutissage ~ Extrusion ~ Fonderie ~ Forge ~ Frittage ~ Moulage ~ Soudure ~ Traitement thermique ~ Traitement de surface ~Filage
Composants mécaniques, transmissions, manutention, ...
- Ajustage
- Assemblage
- Assemblage mécanique : anneau élastique ~ frettage
- Ressort ~
Finition des pièces mécaniques par enlèvement de matière
Usinage ~
(Lien: Mécanique & Électronique)
:Capteur ~ Actionneur ~ Effecteur
:Électronique ~ Électricité ~ Électrotechnique ~ Génération d'électricité
- Supports audio (CD, mini-disc, cassette, vinyle, SACD, DAT, la radio, les cylindres)
- Normes audio (MP3, OGG, AAC, WMA, AIF, WAV, CDA, AIFF, MIDI, Hi-Fi, DDD-ADD-AAD, stéréo-mono, la FM...)
- Connectique audio (cinch-RCA-ligne, XLR-canon, jack, DIN-midi...)
:Automobile ~ Aviation ~ Aéronautique ~ Transport ferroviaire ~ Escalier mécanique ~Tapis roulant ~Ascenseur ~ Véhicule propre ~ Logistique ~ Marine marchande ~ Transport maritime
:Liste des articles sur les transports
Liens externes
Mécanique industrielle (site de Patrick Dumont) [http://www.mecaniqueindustrielle.com]
Voir aussi
- Normalisation
- Education
- Technologie au collège
- Évaluation de technologie
- Économie du savoir
Catégorie:Technologie
ja:工業
ko:기술
ms:Teknologi
th:เทคโนโลยี
Semiconducteur
Les semiconducteurs sont des matériaux présentant une conductivité électrique intermédiaire entre les métaux et les isolants.
- Les semiconducteurs sont primordiaux en électronique parce qu'ils offrent la possibilité de contrôler, par divers moyens, à la fois la quantité de courant électrique susceptible de les traverser et la direction que peut prendre ce courant.
- Dans un semiconducteur un courant électrique est favorisé par deux types de porteurs: les électrons et les trous.
- La propagation par l'intermédiaire d'électrons est similaire à celle d'un conducteur classique: des atomes fortement ionisés passent leurs électrons en excès le long du conducteur d'un atome à un autre, depuis une zone ionisée négativement à une autre moins négativement ionisée.
- La propagation par l'intermédiaire de trous est différente: ici, les charges électriques voyagent d'une zone ionisée positivement à une autre ionisée moins positivement par le mouvement d'un trou créé par l'absence d'un électron dans une structure électrique quasi-pleine.
- Le silicium pur est un semiconducteur intrinsèque. Les propriétés d'un semiconducteur (c'est-à-dire le nombre de porteurs, électrons ou trous) peuvent être contrôlées en le dopant avec des impuretés (autres matériaux). Un semiconducteur présentant plus d'électrons que de trous est alors dit de type N, tandis qu'un semiconducteur présentant plus de trous que d'électrons est dit de type P.
Structure électronique des semiconducteurs
Principe de la structure en bandes
Les propriétés des semiconducteurs proviennent de leur structure électronique.
Les éléments de type IV (C, Si, Ge, Sn, )
possèdent une structure électronique de type (.s², .p²), et peuvent former des orbitales et liantes et antiliantes. Lorsque ces atomes forment un réseau cristallin, l'énergie des orbitales liantes tend à diminuer, alors que celle des orbitales antiliantes augmente (en fonction de la distance inter-atomique). En parallèle, les niveaux d'énergie correspondant aux orbitales tendent à s'étaler autour d'un niveau moyen, un phénomène dû à l'interaction des orbitales ; on parle alors de bandes d'énergie plutôt que de niveaux.
La bande correspondant à l'étalement de l'orbitale σ antiliante est appelée bande de conduction ; la bande correspondant à l'étalement de l'orbitale π liante est appelée bande de valence.
Tant que l'énergie de la bande de conduction est inférieure ou comparable à celle de la bande de valence, des électrons peuvent circuler librement dans le cristal : le solide est conducteur. C'est le cas du magnésium. D'autres métaux comme le cuivre (Cu) ont des états vides dans la bande de valence. Dans cette situation, les électrons de la bande de valence peuvent conduire l'électricité en se déplaçant entre ces états et le matériau est là aussi bon conducteur.
Si, en revanche, l'énergie de la bande de valence devient inférieure à celle de la bande de conduction (lorsque les dimensions de la maille cristalline diminuent), les électrons vont peupler tous les niveaux liants : le solide devient isolant au zéro absolu. La différence d'énergie entre la bande de conduction et la bande de valence est appelée gap du matériau.
Si le gap est très important (> 200 kT), quasiment aucun électron ne peuple la bande de valence à température ambiante : le matériau est isolant. Si, en revanche, le gap est de l'ordre de quelques eV, la bande de valence contient quelques électrons thermiques qui suffisent à assurer une conduction minimale : le matériau est dit semiconducteur.
Niveau de fermi
Dans un semiconducteur, les électrons suivent une statistique de Fermi-Dirac. On montre que la probabilité pour qu'un électron possède une énergie E s'écrit :
La valeur s'appelle Énergie de Fermi et correspond à l'énergie limite qui sépare, au zéro absolu, les niveaux occupés des niveaux vides. Cette énergie est caractéristique du matériau.
On voit immédiatement que la concentration en porteurs dépend fortement de la température. Augmenter celle-ci conduit à augmenter le nombre de porteurs et accroît donc la conductivité, à la différence de la plupart des conducteurs qui tendent à être moins conducteurs à haute température. Ce principe est utilisé dans les thermistors.
Du fait des propriétés de symétrie du réseau cristallin, les niveaux d'énergie des bandes ne sont pas égaux dans toutes les directions : il existe des axes de conduction privilégiés. Les semiconducteurs où la direction correspondant au maximum d'énergie de la bande de valence et celle correspondant au minimum de la bande de conduction coïncident sont dits à gap direct (cas, par exemple de AsGa) ; les autres (Si) sont dits à gap indirect.
Quand un électron est excité vers la bande de conduction, il laisse derrière lui un état vide (un trou) dans la bande de valence, correspondant à un électron manquant dans l'une des liaisons covalentes entre atomes. Sous l'influence d'un champ électrique, un électron de valence voisin peut se déplacer à la place de l'électron manquant, déplaçant du même coup cette place. Ce trou est alors capable de se déplacer à travers le matériau et donc de conduire l'électricité.
Les trous sont considérés comme des particules de charge opposée à celle des électrons (1,602×10−19 C). En présence d'un champ électrique, des électrons et des trous se déplacent dans des directions opposées. Les électrons sont plus mobiles que les trous et donc conduisent mieux l'électricité. Parce qu'ils peuvent tous deux la conduire, ils sont nommés porteurs.
Le mouvement de conduction des électrons (et des « trous ») résulte de la superposition de deux forces : le champ électrique externe et le champ électrique périodique résultant de la structure du cristal. Comme ce dernier est malaisé à calculer exactement, il est remplacé par une contribution globale, qui revient à modifier la masse des porteurs ; on parle alors de masse effective. Au voisinage du minimum de la bande de conduction, la masse effective est une fonction de la dérivée seconde du profil d'énergie de la bande (approximation parabolique).
Dopage et semiconduction intrinsèque
Voir aussi l'article détaillé Dopage (semi-conducteur).
Semiconduction intrinsèque
Les semiconducteurs intrinsèques sont ceux dont le comportement électrique ne dépend que de la structure électronique de leur matériau. De ce cas, les porteurs sont tous créés en excitant des électrons dans la bande de conduction. En conséquence, un nombre égal d'électrons et de trous est créé.
Dopage de type N
Le but d'un dopage N est de produire un excès d'électrons porteurs dans le semiconducteur. Afin de comprendre comment un tel dopage s'effectue, considérons le cas du silicium (Si). Les atomes de Si ont quatre électrons de valence, chacun étant lié à un atome Si voisin par une liaison covalente. Si un atome ayant cinq électrons de valence, comme ceux du groupe V (VA) de la table périodique (par exemple, le phosphore (P), l'arsenic) (As) ou l'antimoine (Sb)), est incorporé dans le réseau cristallin, alors cet atome présentera quatre liaisons covalentes et un électron libre. Cet électron, qui n'est pas un électron de liaison, n'est que faiblement lié à l'atome et peut être facilement excité vers la bande de conduction. Aux températures ordinaires, quasiment tous ces électrons le sont. Comme l'excitation de ces électrons ne conduit pas à la formation de trous dans ce genre de matériau, le nombre d'électrons dépasse de loin le nombre de trous. Les électrons sont des porteurs majoritaires et les trous des porteurs minoritaires. Et parce que les atomes à cinq électrons ont un électron supplémentaire à « donner », ils sont appelés atomes donneurs.
Les matériaux ainsi formés sont appelés semiconducteurs de type N parce
qu'ils contiennent un excès d'électrons négativement chargés.
Dopage de type P
Le but d'un dopage P est de créer un excès de trous. Dans ce cas, un atome trivalent, généralement un atome de Bore, est substitué à un atome de silicium dans le réseau cristallin. En conséquence, il manque un électron pour l'une des quatre liaisons covalentes des atomes de silicium adjacents, et l'atome peut accepter un électron pour compléter cette quatrième liaison, formant ainsi un trou. Quant le dopage est suffisant, le nombre de trous dépasse de loin le nombre d'électrons. Les trous sont alors des porteurs majoritaires et les électrons des porteurs minoritairesnre sont appelés accepteurs.
Jonction P-N
Une jonction P-N est créée en dopant des régions adjacentes d'un semiconducteur avec des dopants P et des dopants N. Si une différence de potentiel positive est placée du côté du dopage P, les porteurs majoritaires positifs (les trous) sont poussés vers la jonction. Dans le même temps, les porteurs majoritaires négatifs du côté N (les électrons) sont attirés vers la jonction. Comme il y en résulte une abondance de porteurs à la jonction, le courant électrique peut la traverser.
Si la différence de potentiel est inversée, les porteurs majoritaires des deux côtés s'éloignent de la jonction, bloquant ainsi le passage du courant à son niveau.
La jonction P-N est à la base du composant électronique nommé diode, qui ne permet le passage du courant électrique que dans un sens. De manière similaire, une troisième région peut être dopée pour former des doubles jonctions N-P-N ou P-N-P qui forment la base de la plupart des composants utilisant des semiconducteurs, à commencer par les transistors.
Voir aussi
Domaines englobants
- Physique du solide
- Électronique
- Chimie du solide
- Ingénierie électronique
- Conduction électrique dans les oxydes cristallins
Sous-domaines
- Circuits semiconducteurs
- Transistors
- Diodes
- Microprocesseurs
- Thermistors
- Cellule photovoltaïque
- Matériaux semiconducteurs
- Semi-conducteur à large bande
- Semi-conducteur organique
- Nitrure de bore
- Diamant
- Arséniure de gallium
- Arséniure de gallium/aluminium
- Nitrure de gallium
- Carbure de silicium
- Germanium
- Phosphure d'indium
- Silicium
- Silicium-germanium
- et peut-être les nanotubes de carbone
- Procédés de fabrication des matériaux semiconducteurs
- Procédés de fabrication des dispositifs à semiconducteurs
- Spintronique
- Dopage (semi-conducteur)
Concepts
- Bande de valence
- Bande de conduction
- Masse effective
- Effet tunnel
- Exciton
- Trou
Liens externes
- [http://www.semiconductor-technology.com Semiconductor Technology] Information sur l'industrie des semiconducteurs.
- [http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/index.html NSM-Archive] Propriétés physiques des semiconducteurs (Si, GaAs, etc.), entre autres structure de bandes, propriétés méchaniques, électriques, thermiques et optiques.
- [http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/book/ Principles of Semiconductor Devices]
- [http://britneyspears.ac/lasers.htm Britney Spears Guide to Semiconductor Physics]
- [http://www.semi1source.com/ Semiconductor resource launch page]
- [http://www.semiconductorglossary.com/ Semiconductor glossary]
-
ja:半導体
ko:반도체
th:สารกึ่งตัวนำ
QubitOn nomme qubit (quantum + bit ; prononcé /kyoobit/ [1] ) l'état quantique qui représente la plus petite unité de stockage d'information quantique. Il se compose d'une superposition de deux états de base, par convention nommés |0> et |1> (prononcés : ket 0 et ket 1). Un état qubit est constitué d'une superposition quantique linéaire de ces deux états. Une mémoire à qubits diffère significativement d'une mémoire classique :
- Un bit ne peut prendre que les valeurs 0 et 1, et une seule à la fois. Un qubit n'a pas cette restriction.
- Il n'est utilisable pour fournir un résultat que quand son état est dégénéré en 0 pur ou 1 pur, faute de quoi il ne fournit qu'un bit aléatoire.
- Son état est détruit par la lecture (celui d'un bit ne l'est que par l'écriture).
- Chaque qubit prenant toutes les valeurs possibles dans la distribution autorisées par sa fonction d'onde, on a coutume de dire qu'ajouter des bits ajoute à la puissance d'un ordinateur classique alors qu'ajouter des qubits la multiplie.
Voir calculateur quantique.
Notes
Il est aussi possible d'avoir un état à trois positions, appelé un qutrit, dont les états sont conventionnellement indiqués comme |0>, |1> et |2>.
(Un qubit ne doit pas être confondu avec une cubit ou coudée qui est une mesure ancienne qui était d'environ 45 centimètres)
Catégorie : Physique quantiqueCatégorie : Informatique quantique
Catégorie : Physique quantique
Catégorie : Informatique quantique
Clayton J. LonetreeClayton J. Lonetree is a Native American who served 9 years in prison for espionage.
During the early 1980s, Lonetree was a United States Marine stationed at the United States Embassy in Moscow, USSR.
He was convicted of espionage in 1987, for passing secrets to the Soviets. He initially received a 25 year sentence, which was knocked down to 20 years. He ended up serving only 9 years and was released in 1996.
Lonetree, Clayton J.
Lonetree, Clayton J.
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