Des chercheurs de l’université du Texas à Austin ont trouvé un nouveau moyen de transférer de larges pellicules de graphène depuis leur substrat d’origine vers d’autres substrats. En effet, même si l’on sait depuis récemment fabriquer de grandes surfaces de graphène par dépôt chimique en phase vapeur, il est beaucoup plus difficile d’isoler le graphène de la surface sur laquelle il a été créé, ce qui limite les applications de ce matériau prometteur. Si l’on savait déjà produire de grandes surfaces isolées de graphène métallique ou semiconducteurs, il ne fait pas de doute qu’il serait déjà utilisé en nano-électronique ou dans nombreuses applications mécaniques. Avec la méthode pour transférer le graphène d’un substrat à un autre, les pellicules de graphène pourraient être utilisées pour fabriquer des composants pour le photovoltaïque et pourrait être une alternative aux oxydes de métaux conducteurs, comme l’oxyde d’Indium étain (ITO), dans des électrodes transparentes pour les écrans LCD ou plasma, ou les OLED par exemple, où l’ITO est le matériau phare.
La nouvelle technique développée par Rod Ruoff et Xuesong Li de la Cockrell School of Engineering de UT Austin, en collaboration avec Luigi Colombo de Texas Instruments, permet à de telles pellicules de graphène d’être transférées de la surface de cuivre ou de nickel sur lesquelles elles ont été fabriquées en minimisant les défauts comme les fissures ou craquelures. La méthode développée permet de déplacer des surfaces bien plus grandes que les surfaces produites par exfoliation du graphène, d’après Ruoff. Le procédé de transfert est en fait une amélioration d’une autre méthode développée par le même groupe. Elle implique l’utilisation de poly-methyl-methacrylate (PMMA), pour isoler le graphène du substrat de cuivre ou du nickel où il a été créé, par dépôt chimique en phase vapeur. Le PMMA est ensuite traité puis supprimé grâce à de l’acétone. Cette deuxième étape n’altère presque pas le graphène, et les chercheurs pensent encore améliorer la technique pour ne pas altérer du tout les couches de graphène. Le matériau produit peut avoir une surface allant jusqu’à plusieurs centimètre carrés, et pour la première fois les chercheurs ont montré que ces surfaces sont composées quasi intégralement de graphène monocouche (moins de 5% de bi couches ou tri couches). Le graphène produit possède une faible résistance surfacique de 350 ohm/cm2, ce qui indique la quasi absence de défauts sur sa surface. La pellicule isolée possède aussi une très haute transmitivité optique de 97.5%, bien plus importante que les 82-85% des transmitivités standards, et elle est mécaniquement flexible. Ces propriétés remplissent les conditions pour des applications comme les écrans tactiles et les écrans plats. L’équipe continue à optimiser cette technique de synthèse en étudiant les propriétés physiques fondamentales du graphène.
Source :
– Graphene transfer for transparent electronics", 28 Octobre 2009 : https://nanotechweb.org/cws/article/tech/40841
– "Faster computers, electronic devices possible after scientists create large-area graphene on copper"
UT Austin Cockrell School of Engineering news : https://www.engr.utexas.edu/news/articles/200905071710/index.cfm
– "Evolution of Graphene Growth on Ni and Cu by Carbon Isotope Labeling", NanoLetters : https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl902515k?prevSearch=%255Bauthor%253A%2Bruoff%255D&searchHistoryKey=
– "Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils", Science Journal : https://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;324/5932/1312?maxtoshow=&HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&author1=ruoff&andorexacttitleabs=and&andorexactfulltext=and&searchid=1&FIRSTINDEX=0&resourcetype=HWCIT
Rédacteur :
Alban de Lassus, [email protected]
