Thèse soutenue

Fabrication et caractérisation de dispositifs à base de graphène, graphène-fluoré et d’hétérostructures graphène/nitrure de bore en vue d’applications à des capteurs de gaz

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Auteur / Autrice : Vincent Malesys
Direction : Laurent Simon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 23/03/2023
Etablissement(s) : Mulhouse
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Science des Matériaux de Mulhouse - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse / IS2M

Résumé

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Cette thèse a pour but le développement et l’étude d'un capteur de gaz ultrasensible et sélectif à base de graphène. Nous présentons la technologie utilisée pour la réalisation des capteurs intégrant une monocouche de graphène : photolithographie et transfert de couches. Les techniques de caractérisation globales (microscopie optique, AFM, Raman…) permettant un diagnostic des rubans de graphène et assurent une bonne reproductibilité des procédés technologiques. Nous présentons les résultats de caractérisation sous gaz sur une large gamme de températures et de concentrations, y compris les très faibles concentrations de NO2 et NH3. Nous avons également cherché les moyens de limiter les instabilités liées au substrat et améliorer la sensibilité du capteur par la mise en place d’une hétérostructure « all-CVD » graphène/BN. Enfin, nous avons étudié les possibilités d’accroître la sélectivité du dispositif par une technique de fluoration innovante du graphène avec une étude complète XPS pour tester la stabilité en température et en temps des couches de graphène fluorées et leur sélectivité chimique.