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Piézorésistance et la transition métal/isolant

par Rowe Alistair - publié le , mis à jour le

Lors d’une transition métal/isolant la résistance électrique peut changer de plusieurs ordres de grandeur. Si la transition dépend de l’agencement spatial des phases métalliques et isolants, tel que dans les hybrides ou les composites, elle peut être induite par une contrainte mécanique. Ceci donne lieu à des piézorésistances très importantes.

Contact : Alistair Rowe

Dans un structure artificiel construit de deux composants, dont un isolant et un conducteur, les propriétés électriques dépendent sensiblement de l’arrangement spatial des composants. C’est le cas dans les hybrides métal/semi-conducteurs où la taille des composants est comparable avec la taille de la structure, mais aussi dans les matériaux composites où les composants sont beaucoup plus petits que la structure. Il est possible de démontré en changeant la fraction relative du composant conducteur par rapport au composant isolant, que ces structures manifestent une transition de phase métal/isolant.

A gauche un image large de 80 microns d’un hybride silicium (bleu foncé) aluminium (bleu ciel). A droite un calcul démontrant le façon dont un mesure électrique à quatre fils échantillon la structure hybride. Ici c’est avant tout la partie en silicium qui est échantillonnée (zones rouges) et donc l’hybride se comporte comme un isolant. Comme le démontre cet article, c’est dans la géométrie correspondant à la transition métal/isolant que la piézorésistance est maximisée.

Comme la nature métallique ou isolante de la structure dépend sensiblement de l’arrangement spatial des composants, elle dépend également d’une contrainte mécanique appliquée. Près de la transition de phase, la piézorésistance qui en résulte peut être très importante. C’est le cas dans les hybrides silicium/aluminium, mais aussi dans les nanocomposites argent/silice.