Un super-réseau est une structure composée de couches alternées de différents matériaux. Ces couches sont généralement mesurées en nanomètres et le super-réseau typique est extrêmement petit. Ces structures sont utilisées dans la création de nouvelles formes de semi-conducteurs qui présentent des propriétés différentes de celles de leurs matériaux inclus. Au fur et à mesure que cette technologie entre dans le courant dominant, on pense qu’elle permettra aux scientifiques de créer des matériaux aux propriétés très différentes sans aucun changement dans son apparence.
La structure est réalisée en empilant des couches de différents matériaux les unes sur les autres. Ces couches sont très fines, plus fines même qu’un cheveu humain. En empilant des matériaux aussi minces, les propriétés des matériaux individuels se mélangent de manière inattendue. Cette combinaison de propriétés permet aux scientifiques de créer des substances qui ont des propriétés rares ou inconnues parmi les matériaux naturels.
Il y a deux raisons courantes pour faire une structure de super-réseau. Le premier est d’augmenter la résistance du matériau aux effets de cisaillement. Le processus de fabrication d’un super-réseau augmente la résistance au cisaillement bien au-delà de la résistance possédée par l’un des matériaux constitutifs. Cette résistance permet au matériau de conserver sa structure sous des contraintes plus élevées que les matériaux traditionnels.
L’autre raison courante de la construction d’un super-réseau est de produire de nouvelles variétés de semi-conducteurs. Ces matériaux transmettent mieux l’électricité qu’un isolant, mais pas aussi bien qu’un conducteur. Ils sont utilisés dans presque toutes les formes d’électronique moderne, souvent sous la forme d’un circuit intégré ou d’une micropuce. Les semi-conducteurs actuels sont généralement constitués de silicium, mais les semi-conducteurs à super-réseau peuvent être constitués de nombreuses choses différentes.
Les super-réseaux semi-conducteurs présentent une poignée d’avantages par rapport aux semi-conducteurs typiques. Ces matériaux manufacturés peuvent conduire l’électricité plus rapidement ou plus lentement qu’un semi-conducteur en silicium typique, simplement en modifiant les quantités de substances dans le réseau. Cela permettra la construction sur mesure d’un semi-conducteur avec des tolérances très spécifiques.
Un autre avantage consiste à séparer certaines propriétés des matériaux en treillis. En créant un conducteur en couches, il est possible d’envoyer des courants de puissance variable à travers le semi-conducteur. En effet, chaque couche relaie la puissance à sa vitesse naturelle. Cela permettra à un seul matériau de fonctionner sur deux fréquences différentes en même temps, améliorant ainsi le temps de réponse du matériau.
Peu de produits manufacturés utilisent des super-réseaux. Certaines entreprises expérimentent des batteries et des ampoules utilisant des cathodes à super-réseau, mais elles sont très rares. La recherche en cours dans le domaine changera probablement cela. Les structures en super-réseau ont de nombreuses propriétés qui, lorsqu’elles sont ajoutées aux biens de consommation courants, augmentent leur durée de vie et réduisent leur consommation d’énergie.