Une équipe de chercheurs du Royaume-Uni, Le Japon et les États-Unis ont découvert que la diffusion d'Umklapp dans les super-réseaux moirés peut dégrader la mobilité intrinsèque à haute température des porteurs de charge de son graphène. Dans leur article publié dans la revue Physique de la nature , le groupe décrit leur étude de super-réseaux réalisés avec du graphène et utilisant du nitrure de bore hexagonal comme substrat, et ce qu'ils ont trouvé.

Un super-réseau est une structure constituée de la superposition de deux ou plusieurs matériaux très minces - il est généralement de l'ordre de quelques nanomètres, et généralement fabriqué au moins partiellement avec du graphène. Alors que les scientifiques cherchent des moyens de continuer à réduire les matériaux et les structures utilisés pour fabriquer des appareils tels que les smartphones et les ordinateurs portables, ils se sont penchés sur des structures telles que des réseaux d'amas d'atomes à l'échelle nanométrique basés sur des super-réseaux de points quantiques. Notamment, il a été observé qu'une conception optimale pour un super-réseau suit un motif moiré (basé sur le textile). Mais de telles idées devront peut-être être modifiées en raison des conclusions des chercheurs sur ce nouvel effort. Dans leur travail, ils ont découvert que la diffusion électron-électron (Uee) d'Umklapp dégrade la mobilité des porteurs de charge dans le graphène.

Uee est un processus de diffusion qui donne aux métaux une résistance électrique, et est utilisé avec des super-réseaux. Il permet aux électrons de transférer de la quantité de mouvement au réseau, donnant une résistance aux métaux. Les chercheurs notent qu'il a toujours été assez difficile de mesurer le processus en raison des interférences d'autres phénomènes.

Dans leurs expériences, les chercheurs ont créé des réseaux de test à partir de graphène et de nitrure de bore hexagonal. Dans les tests effectués avec les super-réseaux, ils ont découvert que la diffusion Uee dominait les propriétés de mouvement dans les hétérostructures en réseau. Cette dominance a conduit à un excès de résistivité, qui a grandi avec le treillis. Le résultat net a été une réduction de la mobilité à température ambiante de plus d'un ordre de grandeur.

Les chercheurs notent que leurs découvertes n'excluent pas l'utilisation de Uee et de super-réseaux dans les futurs appareils électroniques. Ils ont découvert que l'augmentation de la résistivité pourrait être évitée en désalignant ou en tordant les cristaux qui forment la structure. Une étape supplémentaire peut-être, mais pas un briseur d'affaire.

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