Elaboration et caractérisation de micro-réacteurs plasma à base de silicium permettant la synthèse de graphène et de hBN.

Elaboration and characterization of silicon-based micro-plasma reactor for graphene and hBN synthesis.

• Auteur / Autrice : Elane Kouadou
• Direction : Rémi Dussart
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2021
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GREMI - Groupe de Recherches sur l'Energie des Milieux Ionisés

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Plasma

Micro-décharges

Nanotechnologie

Silicium

Micro-réacteurs

Physics

Plasma

Micro-discharge

Nanotechnology

Silicon

Micro-reactor

Résumé

Le projet PlasBoNG pour Micro-Plasma synthesis of heterostructures of 2D films of Boron Nitride and Graphene, est une étude ayant pour but de développer une nouvelle génération de micro-réacteur plasma auto-suffisant. L'objectif est de pouvoir synthétiser des films de hBN (hexa- gonal Boron Nitride) et de graphène efficacement sur de large surface (de l'ordre de 10 cm2). Le principe est d'utiliser un procédé permettant de faire croître du hBN ou de graphène effica- cement et en grande quantité. De nos jours, l'une des méthodes les plus utilisées pour le dépôt de graphène, la méthode CVD pour Chemical Vapor Deposition, requière l'utilisation d'un précurseur qui aura pour rôle de fournir les atomes nécessaires à la formation du film. Cependant, la dissocia- tion des atomes est faite à très haute température ce qui est très coûteux financièrement et pour l'environnement. Ainsi, les micro-réacteurs de type MHCD (ou Micro Hollow Cathode Discharge) traversants, ont été pensés pour pallier les différents inconvénients des méthodes actuelles. Les micro-plasmas, contenus dans les micro-réacteurs, ont l'avantage de ne pas être à l'équilibre thermodynamique, permettant ainsi de réduire la température de dépôt et d'avoir une forte densité électronique. La dissociation des précurseurs contenant du carbone ou de l'azote est alors plus efficace. Ce projet ANR collaboratif est coordonné par le LPGP (Laboratoire de physique des Gaz et des Plasmas) de Paris Saclay, avec comme partenaires le LSPM (Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux) de l'Université Sorbonne Paris Nord et le GREMI. Il se structure autour de trois grands objectifs : i) la fabrication des micro-réacteurs, ii) l'étude des propriétés physico-chimiques des micro-plasmas et iii) la réalisation de dépôt de haute qualité sur de larges surfaces.

The PlasBoNG project for Micro-Plasma synthesis of heterostructures of 2D films of Boron Nitride and Graphene, is a study aimed at developing a new generation of self-sufficient plasma microreactors. The objective is to be able to synthesize films of hBN (hexa gonal boron nitride) and graphene efficiently on a large surface area (around 10 cm2). The principle is to use a process to grow efficient and large quantities of hBN or graphene. Nowadays, one of the most widely used methods for graphene deposition, the CVD method for Chemical Vapor Deposition, requires the use of a precursor to provide the atoms needed to form the film. However, the dissociation of atoms is done at a very high temperature which is very costly both financially and environmentally. Thus, the micro-reactors of the MHCD type (or Micro Hollow Cathode Discharge) through, have been designed to compensate for the various disadvantages of the current methods. Microplasmas, contained in microreactors, have the advantage of not being at thermodynamic equilibrium, thus reducing the deposition temperature and having a high electron density. The dissociation of precursors containing carbon or nitrogen is then more efficient. This collaborative ANR project is coordinated by the LPGP (Laboratory of Gas and Plasma Physics) of Paris Saclay, with partners the LSPM (Laboratory of Process and Materials Sciences) of the Sorbonne University Paris Nord and GREMI. It is structured around three main objectives: i) the manufacture of micro-reactors, ii) the study of the physico-chemical properties of micro-plasmas and iii) the realization of high-quality deposition over large areas.