Méthodes de croissance du graphène en particulier par sublimation des atomes de silicium du carbure de silicium (SiC) et perspectives d'application comme capteur pour l'environnement.

Methods of growing graphene, in particular by sublimation of silicon atoms from silicon carbide (SiC), and prospects for its application as an environmental sensor.

• Auteur / Autrice : Aïda Bensebaa
• Direction : Christophe Coillot, Sylvie Contreras
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L2C - Laboratoire Charles Coulomb
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Axe de Recherche Physique Appliquée

Mots clés

Mots clés libres

Croissance

Graphène

Sublimation

SiC

Micro-capteur

Détection

Growth

Graphene

Sublimation

SiC

Micro-sensor

Detection

Résumé

Sur la base de capteurs (optique, calorimétrique, pyroélectrique, à oxyde métallique semi-conducteur, électrochimique, chacun ayant des avantages et inconvénients spécifiques), ce projet de thèse s'inscrit dans l'espoir de développer un moyen de détection de polluants environnementaux. L'idée est de contribuer à la réduction de polluants par le biais de mesures. L'équipe TQNS est équipée d'un four haute température permettant de synthétiser du graphène. En effet, aux températures élevées, le Si est sublimé en surface, un excès d'atomes de carbone peut alors se convertir en graphène. Pour un graphène de meilleure qualité, sur du SiC, il existe un procédé de sublimation contrôlé par confinement (CCS) qui peut être intéressante à évaluer. On choisit le SiC, pour plusieurs raisons, c'est un élément non-oxyde, dit ultra-réfractaire et un semi-conducteur. Or, le graphène peut voir ses propriétés électroniques corrompues par les interactions avec le matériau substrat. Il faut donc que ce dernier adhère avec le graphène, en cela, le SiC répond favorablement, pour rester sur des méthodes de fabrication économique et compatible avec une production de masse. Ainsi, la thèse sera focalisée sur les méthodes de croissance du graphène en particulier par sublimation des atomes de Si du SiC en vue de son utilisation dans le domaine des capteurs pour l'environnement.

Based on sensors (optical, calorimetric, pyroelectric, metal oxide semiconductor, electrochemical, each with specific advantages and disadvantages), this thesis project aims to develop a means of detecting environmental pollutants. The idea is to contribute to the reduction of pollutants by means of measurements. The TQNS team is equipped with a high-temperature furnace for synthesising graphene. At high temperatures, Si is sublimated on the surface, and an excess of carbon atoms can then be converted into graphene. For higher quality graphene on SiC, there is a containment controlled Sublimation (CCS) process that may be worth evaluating. SiC is chosen for several reasons, it is a non-oxide, ultra-refractory element and a semiconductor. However, the electronic properties of graphene can be corrupted by interactions with the substrate material. The substrate must therefore adhere to the graphene, and SiC responds favourably to this, in order to remain economical and compatible with mass production methods. Thus, the thesis will focus on graphene growth methods, in particular by sublimation of Si atoms from SiC, with a view to its use in the field of environmental sensors.