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Des cristaux artificiels pour étudier la trajectoire des électrons.
26 septembre 2008
De nombreux matériaux sont composés de grains cristallins collés les uns aux autres. Comment la présence de joints entre ces grains affecte-t-elle la conductivité électrique du matériau ? Pour le savoir, dans le cadre d’une collaboration Franco-Allemande entre le CNRS-LPN et l’Université Heinrich-Heine à Düsseldorf, des physiciens ont examiné cette question en gravant des réseaux artificiels par lithographie électronique à la surface d’un substrat de semi-conducteur. Connaissant précisément la géométrie des "grains" et des joints qui avaient été gravés, S. Klinkhammer et ses collaborateurs ont montré que les électrons ont tendance à mieux se propager dans la direction du joint de grain qu’à travers.
Pour réaliser leurs cristaux artificiels, les physiciens ont tout d’abord généré les structures en simulant numériquement la condensation d’un gaz de disques circulaires ("les atomes") sur un polycristal à deux dimensions, à partir de deux sites de nucléation. Ils ont ensuite reporté la structure obtenue par des moyens de lithographie sur une hétérostructure semiconductrice. Les propriétés de transport de cet échantillon ont été mesurées à basse température ce qui a permis de montrer que les électrons se propagent mieux dans la direction des joints entre grains plutôt qu’à travers eux. En répétant ces mesures sur divers échantillons, les chercheurs ont retrouvé des résultats comparables, suggérant ainsi que ces propriétés sont indépendantes de la structure microscopique détaillée du joint de grain. Les résultats sont particulièrement intéressants pour la fabrication des méta-matériaux fonctionnels basés sur l’auto-assemblage, pour lesquelles la formation de grain est normalement incontournable.
- Réseau artificiel créé à la surface d’un substrat semiconducteur. Ce réseau est constitué de 9 grains verticaux placés côte à côte et correspondant à deux orientations du cristal.
En savoir plus
Magnetoresistance of antidot lattices with grain boundaries, S. Klinkhammer, Hengyi Xu, T. Heinzel, U. Gennser, G. Faini, C. Ulysse, and A. Cavanna, Phys. Rev. B 77, 235311 (2008)
Les auteurs
S. Klinkhammer (Heinrich-Heine-Universitat, Dusseldorf, Germany), Hengyi Xu (Heinrich-Heine-Universitat, Dusseldorf, Germany), T. Heinzel (Heinrich-Heine-Universitat, Dusseldorf, Germany), Ulf Gennser (chercheur), Giancarlo Faini (chercheur), Christian Ulysse (Ingénieur de recherche), et Antonella Cavanna (Ingénieur de recherche).
Contact
Ulf Gennser, directeur de recherche, Ulf.Gennser lpn.cnrs.fr
Contact département
Jean-Michel Courty, jean-michel.courty cnrs-dir.fr
Karine Penalba, karine.penalba cnrs-dir.fr
Informations complémentaires
Laboratoire de photonique et de nanostructures, Unité Propre de Recherche 20 :
Site du laboratoire : http://www.lpn.cnrs.fr/fr/Commun/
Page de l’équipe de recherche : http://www.lpn.cnrs.fr/fr/PHYNANO/P...
Heinrich-Heine-Universität : http://www.uni-duesseldorf.de/
