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Des chercheurs de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI et de plusieurs universités étrangères ont élaboré une technologie industrielle de purification du graphène lui attribuant une haute résistance aux radicaux agressifs d'oxygène.

Cette découverte a une importance cruciale pour le développement de la nanoélectronique.

Le graphène est un film cristallin de carbone de l'épaisseur d'un atome. Grâce à ses caractéristiques uniques (particularités électroniques spéciales, haute conductivité, transparence à la lumière, capacité d'étirement mécanique, etc.), le graphène est un matériau très prometteur et utile en nanoélectronique.

Lors de la fabrication de dispositifs nanoélectroniques, on applique sur le graphène un revêtement polymère, qui est ensuite retiré. Les résidus du revêtement polymère "polluent" le graphène en y réduisant la mobilité des porteurs de charge. Les différentes méthodes de nettoyage (recuit thermique, nettoyage au plasma, dissolvants chimiques) permettent de se débarrasser des résidus de polymère mais détériorent la qualité du graphène. Ainsi, on utilise souvent de l'ozone à haute réactivité. Problème: ce dernier ne détruit pas seulement les résidus polymères mais cause aussi des défauts dans le graphène, entraînant la détérioration de ses caractéristiques.

Les chercheurs de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI ont réussi à obtenir du graphène hautement résistant à l'ozonation grâce à la sublimation à haute température du carbure de silicium (SiC). Le graphène obtenu résiste au contact avec l'ozone pendant plus de dix minutes, alors que dans les mêmes conditions le graphène ordinaire perd ses caractéristiques 3-4 minutes plus tard. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la prestigieuse revue scientifique Carbon.

Le MEPhI a fait appel à des chercheurs de Grèce, de France et de Suède pour poursuivre l'étude de ce phénomène. Grâce à la simulation par ordinateur, les spécialistes ont réussi à découvrir les raisons de la résistance accrue du SiC-graphène aux radicaux agressifs d'oxygène. La résistance anormale du nouveau graphène s'explique par la faible rugosité du graphène épitaxial sur le SiC-support (l'épitaxie est une technique de croissance d'un matériau cristallin à la surface d'un autre).

"Il s'avère que le graphène "rugueux" ordinaire est plus vulnérable à cause de la présence de régions convexes. Ces zones manifestent une activité chimique plus forte à la formation de groupes époxydiques détruisant son intégrité", a déclaré à RIA Novosti Konstantin Katine, maître de conférences de la chaire de physique des milieux condensés à l'Institut de nanotechnologies dans l'électronique, la spintronique et la photonique du MEPhI.

"Les résultats obtenus indiquent que la nanofabrication du graphène sur la base du carbure de silicium avec une phase d'ozonation pourrait devenir la base du processus technologique pour la production de graphène industriel avec des caractéristiques améliorées. L'ozonation en elle-même est une méthode efficace de nettoyage du graphène. L'unique restriction de la méthode de nettoyage est liée à l'éventuelle rugosité de la feuille de graphène: elle doit être presque parfaitement plate", explique Mikhaïl Maslov, maître de conférences de la chaire de physique des milieux condensés de MEPhI.

La découverte des chercheurs pose la base de la future technologie de nettoyage du graphène industriel de haute qualité avec des caractéristiques électroniques stables.

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Tags:
technologies russes, graphène, chercheurs, Université nationale de recherche nucléaire (MEPhI), Russie
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