MSE Master of Science in Engineering

The Swiss engineering master's degree


Each module contains 3 ECTS. You choose a total of 10 modules/30 ECTS in the following module categories: 

  • 12-15 ECTS in technical scientific modules (TSM)
    TSM modules teach profile-specific specialist skills and supplement the decentralised specialisation modules.
  • 9-12 ECTS in fundamental theoretical principles modules (FTP)
    FTP modules deal with theoretical fundamentals such as higher mathematics, physics, information theory, chemistry, etc. They will teach more detailed, abstract scientific knowledge and help you to bridge the gap between abstraction and application that is so important for innovation.
  • 6-9 ECTS in context modules (CM)
    CM modules will impart additional skills in areas such as technology management, business administration, communication, project management, patent law, contract law, etc.

In the module description (download pdf) you find the entire language information per module divided into the following categories:

  • instruction
  • documentation
  • examination 
Physique des matériaux et des dispositifs électroniques (FTP_Physics)

Les étudiants-e-s comprennent et savent appliquer les principes de base des composants électroniques et des dispositifs techniques importants, en faisant appel aux propriétés des matériaux et en appliquant des concepts microscopiques. Ces concepts comprennent les électrons et les trous dans les solides, les bandes d'énergie des métaux et semi-conducteurs, le mécanisme de polarisation dans les matériaux piézoélectriques et diélectriques, les dipôles élémentaires dans la matière magnétique et l'accouplage des électrons dans les supraconducteurs (paires de Cooper). Ces concepts permettront de discuter des applications actuelles, notamment les thermocouples, les cellules solaires photovoltaïques, les diodes luminescentes (LED), les actuateurs piézo-électriques, les capteurs et les systèmes de stockage de données magnétiques. Le module permettra aux étudiant-e-s de comprendre des concepts modernes dans le domaine des technologies innovatrices et de les utiliser à l'avenir.

Prerequisites

Les étudiants-e-s connaissent les bases de la physique. Notamment les concepts comme l’énergie, la force, l’énergie thermique kBT, la chaleur spécifique, les oscillations, la fréquence de résonance, les ondes, les vecteurs du champ électromagnétique: E, D, B and H, la capacité électrique C, la constante diélectrique epsr et le model de Bohr des atomes sont obligatoires. De plus, des simples équations différentielles et les nombres complexes, en particulier e-iwt sont aussi nécessaires.

Learning Objectives

Les étudiants-e-s

  • connaissent les principes de base de la cristallographie, les réseaux de Bravais ainsi que les différents défaut au sein des cristaux.
  • comprennent la conductivité thermique et électrique dans les solides sur la base de la description cinétique des particules
  • connaissent les principes de base de la mécanique quantique et savent appliquer l’équation de Schrödinger
  • savent mettre en relation la conductivité thermique et électrique par le biais des modèles microscopiques
  • sont capables d'expliquer les principes des thermocouples, des diodes et des Lasers en utilisant les notions de bandes d'énergie, énergie de Fermi, potentiel de contact et l’émission stimulée.
  • savent expliquer l'origine physique et la réalisation technique de la résolution nanométrique des microscopes à balayage de surface (microscope à force atomique et microscope à effet tunnel)
  • connaissent la classification des matériaux magnétiques et des exemples de leurs applications techniques
  • comprennent la différence entre l'effet Meissner d'un supraconducteur et le comportement de la matière parfaitement diamagnétique
  • sont capables de résoudre des problèmes quantitatifs exemplaires en relation avec toute la matière du module

Contents of Module

Sont étudiés des concepts élémentaires concernant les propriétés des matériaux, en mettant l'accent sur les applications. Le module se divise en cinq parties avec une pondération équivalente:

  1. Cristallographie et mécanique quantique
    • Principes de base de la cristallographie, réseaux de Bravais
    • Défauts dans les cristaux
    • Principes de base de la mécanique quantique, effet photoélectrique et Compton
    • Application de l’équation de Schrödinger
  2. Concept de la conductivité thermique et électrique dans les solides
    • Fluctuation thermique, bruit et activation thermique (diagrammes d'Arrhenius)
    • Conductivité thermique (loi de Wiedemann-Franz)
    • Conductivité électrique (modèle de Drude, vitesse de dérive, temps de relaxation)
    • Dépendance de la température de la résistivité des métaux parfaits
  3. Concept des bandes énergétiques dans les semi-conducteurs, métaux et isolants
    • Electrons et trous, masse effective de l'électron
    • Dopage: type n, type p
    • Ensembles de particules, statistique de Fermi-Dirac
    • Contacts: jonction idéale p-n (diode), contact entre métaux pures, thermocouples
    • Dispositifs techniques: cellule solaire photovoltaïque, diode luminescente (LED), laser semi-conducteur
  4. Matériaux piézoélectriques et diélectriques
    • Mécanismes de polarisation
    • Piézoélectricité, actuateurs et capteurs, microscope à effet tunnel et microscope à force atomique (STM/AFM)
    • Constante diélectrique et sa dépendance de la fréquence
    • Indice de réfraction et dispersion
    • Absorption de lumière
  5. Propriétés magnétiques et supraconductivité
    • Magnétisation et perméabilité magnétique
    • Classification des matériaux magnétiques: diamagnétiques, paramagnétiques, ferromagnétiques, antiferromagnétiques, ferrimagnétiques
    • Domaines magnétiques et stockage de données par voie magnétique
    • Supraconductivité: résistance zéro et densité de courant critique, applications des champs magnétiques importants
    • Mesure du champ magnétique: effet de Hall, quantification du flux magnétique et SQUID (Superconducting Quantum Interference Device)

Teaching and Learning Methods


Literature


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