Les laboratoires de recherche  LabEx ENS-ICFP  Institut de Physique Théorique Philippe Meyer  
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Le département de physique Recherche Enseignement Diffusion des connaissances
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    Localized spins in solids

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    Responsable : Gabriel Hétet (MCF ENS, LPENS)

    Enseignants : Gabriel Hétet (MCF ENS, LPENS), Nathalie Vast (DR CEA, LSI), Emmanuel Giner (CR CNRS, Sorbonne Université, LCT)

    nombre d’ECTS : 3

    Langue d’enseignement : Anglais

    Evaluation : Examen écrit (50%) - Examen oral (50%)

    Descriptif
    The objective of this course is to cover the background
    required to understand one major system in future quantumbased
    technologies in the solid state, namely localized spins of
    atoms embedded in a solid state matrix.
    It will also provide key notions on central theories in solid state
    physics (theory of group representations, defect formation,
    crystal field theory, spin-relaxation in crystals). These
    concepts will be illustrated by experimental tools and by a
    presentation of the currently employed material platforms.
    Outline of the course :
    I- Theory of group representations (CM : 6h, TD : 2h)
    Group representation with application to quantum mechanics for point defects in
    crystals.

    II- Stability of localized defects in crystals (CM : 4h, TD : 2h)
    Formation energy. Deep/shallow defects in semi-conductors.
    Thermodynamics (diffusion), charge states transfer.

    III- Electronic structure / spin relaxation in solids (CM : 8h, TD : 6h)
    - Wigner-Eckart theorem for rotation groups : spin Hamiltonian in crystals.
    - Orbital momentum quenching of spin defects
    - Spin-orbit interactions in crystals (g-tensor), zero-field splitting …
    - “Spin-temperature” : phonon relaxation.

    IV- Solid state platforms for quantum technologies (CM : 2h)
    Applications of the course to studies of novel defects : NV/SiV/GeV centers in
    diamonds, rare earth doped crystals…

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