UMKLAPP (PROCESSUS)

UMKLAPP (PROCESSUS)

UMKLAPP PROCESSUS

Processus d’interaction, d’un type particulier, ayant lieu entre particules (électrons) ou quasi-particules (phonons, photons, magnons, etc.) à l’intérieur d’un réseau cristallin. Tandis que, dans un processus «normal» (ou «N»), la conservation de l’impulsion ou de la quasi-impulsion totale est toujours vérifiée, elle ne l’est dans un processus «Umklapp» (ou «U») qu’à condition de faire intervenir une impulsion fictive G, associée au réseau au repos et indépendante des particules en interaction. Les lois de conservation mentionnées s’écrivent respectivement (processus «N» et processus «U»):

où kⁱ et k^j sont, respectivement, les impulsions (ou «quasi-impulsions», ce qui sera toujours sous-entendu par la suite) des particules avant et après l’interaction (qu’on peut concevoir comme une collision). Toutefois, à la différence d’une collision ordinaire, les particules initiales et finales ne sont pas nécessairement les mêmes.

Exemples:

a ) processus «U» triphononique (dans la conduction thermique):phonon + phonon = phonon;

b ) processus «U» d’absorption d’un phonon (dans la conduction électrique):électron + phonon = électron;

c ) processus «U» d’émission d’un phonon (dans la conduction électrique):électron = électron + phonon.

Umklapp (terme allemand) signifie «renversement», puisque, par exemple, en (a ), en tenant compte des grandeurs des vecteurs k (dans le schéma «réduit» des zones, qui constitue le mode de description le plus fréquent), l’impulsion résultante du processus «U» est dirigée grosso modo en sens inverse de l’impulsion résultante du processus «N» correspondant. Cependant, dans le schéma «étendu» des zones, les impulsions ne sont définies qu’à un vecteur de type G près, de sorte que toute différence entre «U» et «N» disparaît, ce qui montre qu’elle n’a pas de signification physique profonde (comparable, par exemple, à la différence entre les collisions élastiques et inélastiques). Par ailleurs, nulle différence n’existe en ce qui concerne la conservation de l’énergie, dans n’importe quel schéma.

Toutefois, dans le schéma «réduit» des zones, les processus «U» sont indispensables à l’établissement de l’équilibre thermodynamique dans un système isolé d’électrons ou de phonons, puisque l’impulsion totale du corps ne varie pas dans un processus «N». Quantitativement, les processus «U» sont importants dans les phénomènes de transport à haute température. En particulier, dans certains métaux, ils peuvent concurrencer les processus «N», voire prédominer.

Encyclopédie Universelle. 2012.