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GraphIC
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Graphene growth Interfaces & Characterization

Acronyme

Année

Laboratoire

Collaboration(s)

Budget

Durée

GraphIC

2012

LGEP

LPICM, LPN,           LICSEN

75k€

2 ans

 

 

 

 

Titre

Graphene growth Interfaces & Characterization

Porteur

Mohamed Boutchich

Présentation du projet

Le graphène est aujourd’hui considéré comme un matériau d’avenir avec des applications dans les domaines de l’optoélectronique, de la mécanique… Pour envisager l’exploitation du graphène dans les dispositifs avancés, il est impératif de synthétiser des surfaces importantes de plusieurs dizaines de cm² présentant des propriétés électroniques modulables.

Dans ce cadre, le projet GraphIC vise à optimiser la synthèse de graphène par CVD pour permettre la formation de films de graphène de grande taille et de haute qualité et présentant des propriétés optoélectroniques reproductibles et modulables par hétéroatomes. Diverses techniques de caractérisation physiques et électriques - spectroscopie Raman, XPS/UPS, cartographies topographiques AFM, et cartographies de résistance locale par CP-AFM – seront utilisées pour caractériser les films de graphène. Enfin la réalisation d’hétéro-interfaces permettra d’étudier l’évolution de la résistivité en fonction du dopage chimique du matériau.

Résultats

Un procédé de synthèse de graphène par CVD sur un réacteur du LPN est en phase d’optimisation au LPN pour permettre la croissance de graphène de bonne qualité et de grande surface. A l’heure actuelle bien que du graphène puisse être synthétisé, l’inhomogénéité en température du réacteur ne permet pas d’obtenir une surface conséquente. L’installation d’un réacteur Aixtron en septembre 2014 permettra de surmonter cette difficulté.

Pour poursuivre les efforts en caractérisation, le projet s’est alors focalisé sur la caractérisation de graphène CVD (obtenu via des collaborations internationales) et SiC (collaboration locale A.Ouerghi/LPN). Le graphène CVD a été utilisé pour la fabrication d’hétérojonctions de type Schottky et caractérisé par µ-Raman, XPS-UPS et nanoARPES (synchrotron). Les échantillons SiC ont permis d’étudier pour la première fois le dopage à l’azote de graphène/SiC tricouche.

Des mesures de transport et la caractérisation de FET à base de graphène CVD et SiC sont en cours au LGEP et au LPN. La fabrication d’hétérojonction graphène CVD/a-Si :H dopé s’effectue en collaboration avec le LPICM.

Publication(s)

1 article collaboratif publié dans Journal of applied physics: J. Appl. Phys. (2014),115

1 article soumis à Nanoresearch sur le dopage azote du graphene tricouche /SiC.

1 poster Graphene 2014, Toulouse.

1 poster sur le transport dans le graphene CVD interfacé avec du silicium amorphe présenté à Condensed Matter 2014, Paris.

2 oraux Irago Conférence Japon, 6-7 novembre 2014.

 

Figure 1: (a) dessin d’un FET à base de graphene avec oxyde de grille en AL2O3 (7nm). (b) image optique du composant fabriqué sur du graphene 3H-SiC (0001) tri couche dopé N (c) caractéristique courant-tension Id-Vg montrant le caractère ambipolaire du composant avec un VDirac à -1V (d) caractéristiques Id-Vd pour différents Vg.

 

 

Figure 2 : a) mesures mobilités du graphene CVD transféré sur du a-Si : H dopé n et p, b) mesures de densité de porteurs du graphene CVD transféré sur du a-Si :H dopé n et p, c) résistance en fonction de la tension de grille arrière pour des atmosphères différentes, d) mesure nano ARPES effectuée au synchrotron Soleil montrant la structure de bande conique du graphene CVD étudié ici.

 

Maj : 25/11/2014 (32)

 

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