Impacts de manipulations physique ou chimique sur les propriétés du graphène

par Ahmad Bakaraki

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Ahmed Azmi Zahab et de Matthieu Paillet.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de École Doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015) , en partenariat avec L2C - Laboratoire Charles Coulomb (laboratoire) et de Département Colloïdes, Verres et Nanomatériaux (equipe de recherche) depuis le 01-10-2013 .


  • Résumé

    Résumé : Cette thèse porte sur l'étude de l'évolution des propriétés physiques du graphène suite à des modifications de son environnement (dopage électrique, écrantage, substrat) et son empilement dans un système multicouches. Afin de trouver une méthode pour déterminer le nombre de couches pour un système multicouches, deux méthodes sont utilisées : la micro-réflectance pour des systèmes plus que 10 couches et allant jusqu'à ~ 300 couches et la spectroscopie Raman pour des systèmes moins de 10 couches. Pour ce dernier, nous avons démontré en couplant la spectroscopie Raman avec les mesures de la réflectance (contraste optique) que parmi les critères Raman, le plus pertinent pour compter le nombre de couches et de distinguer une monocouche d'une multicouche de graphène est l'intensité intégrée de la bande G normalisé par HOPG. Pour des systèmes plus de 10 couches, nous avons utilisé le microscope à force atomique AFM comme une méthode complémentaire pour vérifier si le nombre de couches déterminé par la micro-réflectance est exacte ou non. Suite aux résultats trouvés, il reste à vérifier si le nombre de couches déterminé par la technique micro-réflectance est exacte ou celui par AFM afin de confirmer que la technique micro-réflectance est valable pour déterminer le nombre de couches pour des systèmes allant jusqu'à ~ 300 couches Le graphène est extrêmement sensible à son environnement (dopage électrique, écrantage, substrat..) ainsi que ses propriétés électriques. Ces dernières sont étudiées par des transistors à effet de champ (FET). Ce travail contient deux volets principaux : (i) l'élaboration des échantillons et la réalisation de dispositifs de type FET, (ii) les études de ces propriétés et en réaction à une perturbation (substrat, dopage électrique..), il s'agit des propriétés électroniques et vibrationnelles. Ces études sont réalisées par la technique sous pointe pour les caractérisations électrique et par la spectroscopie Raman. Cette dernière est utilisée comme un outil pour sonder les domaines de dopage et de fluctuation de charge. Parmi les résultats trouvés, nous pouvons souligner la forme inattendue concernant la courbe de corrélation entre la largeur à mi-hauteur de la bande G et sa position.

  • Titre traduit

    Impacts of physical or chemical manipulation of the properties of graphene


  • Résumé

    This thesis focuses on the study of the evolution of the physical properties of graphene due to changes in its environment (electric doping screening, substrate) and stacking in a multilayer system. In order to find a method to determine the number of layers in a multilayer system, two methods are used: the micro-reflectance for more than 10 layers and systems of up to ~ 300 layers and Raman spectroscopy systems for less than 10 layers. For the latter, we have demonstrated by coupling the Raman spectroscopy with the reflectance measures (optical contrast) than among the Raman criteria the most relevant to count the number of layers and distinguish a single layer of a multilayer graphene is integrated intensity of the G band standardized by HOPG. For more than 10 layers systems, we used the atomic force microscope AFM as a complementary method to check if the number of layers determined by the micro-reflectance is accurate or not. Following the results found, it remains to check if the number of layers determined by the micro-reflectance technique is accurate or the one obtained by the AFM to confirm that the micro-reflectance technique is valid for determining the number of layers for systems of up to ~ 300 layers. Graphene is extremely sensitive to its environment (electric doping, screening, substrate ...) as well as its electrical properties. These are studied by field effect transistors (FETs). This work contains two main components: (i) preparation of samples and FET type devices, (ii) studies of these properties and its electronic and vibrational properties in response to a disturbance (substrate, electric doping...). These studies are conducted by the Sub tip technique for electrical characterizations and Raman spectroscopy. The latter is used as a tool to survey doping areas and fluctuation load. Among the results, we can highlight the unexpected form on the correlation curve between the full width at half maximum of the G band and its position.