Propriétés optomécaniques, vibrationelles et thermiques de membranes de graphène suspendues

Optomechanical, vibrational and thermal properties of suspended graphene membranes

• Auteur / Autrice : Cornelia Schwarz
• Direction : Vincent Bouchiat, Olivier Arcizet, Laëtitia Marty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée et du rayonnement
• Date : Soutenance le 15/01/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Bourgeois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Berciaud, Eva Weig
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Heidmann, Philippe Poncharal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie Raman

Graphène

Mots clés libres

Graphene

Hybrid systems

Nano photonique

Nano électronique

Optomécanique

Graphene

Hybrid systems

Nanophotonics

Nano electronics

Optomechanics

Résumé

Le but de la Nano- Opto- Mécanique et Electronic à base de graphène est d'utiliser des membranes de graphène en suspension comme blocs de construction pour aborder le couplage entre l'optique, la mécanique et l'électronique dans ce nouveau matériau. Avec un module d'Young similaire à celui du diamant (1 TPA), le graphène est une membrane extrêmement rigide, légère et mince (epaaisseur de seulement un atome) qui peut supporter son propre poids sans effondrement ou la rupture lorsqu'il est suspendu. Ces membranes, intégrées dans des dispositifs mécaniques, peuvent être actionnés à partir de DC jusqu'à des fréquences de vibration mécaniques très élevées (GHz). En outre, le graphène est un gaz d'électrons 2D exposé pour lequel une porte électrostatique tunes considérablement la densité de porteurs de charge et ses propriétés optiques. Last but not least, il offre une architecture unique pour effectuer la fonctionnalisation physico-chimiques et obtenir des matériaux hybrides combinant les propriétés particulières des espèces chimisorbées avec ceux du graphène.

The aim of the Graphene Nano- Opto- Mechanics and Electronics is to use suspended graphene membranes as building blocks to address the coupling of optics, mechanics and electronics in this novel material. With a Young modulus similar to that of diamond (1 TPa), graphene is an extremely stiff, light and atomically thin membrane that can withstand its own weight without collapsing or breaking when suspended. Such membranes, integrated as mechanical devices, can be actuated from DC up to very high mechanical vibration frequencies (GHz). Moreover, graphene is an exposed 2D electron gas for which an electrostatic gate dramatically tunes the charge carrier density and its optical properties. Last but not least, it provides a unique architecture to perform physico-chemical functionalization and obtain hybrid materials combining the peculiar properties of adsorbed and chemisorbed species with the graphene ones.