Étude du graphène sous pression par spectroscopie de Raman

Studies of graphene under high pressure using Raman spectroscopy

• Auteur / Autrice : Jimmy Nicolle
• Direction : Alfonso San Miguel, Philippe Poncharal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance le 16/11/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique de la Matière Condensée et Nanostructures (Villeurbanne)
• Jury : Président / Présidente : Pascale Launois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexander Soldatov, Denis Machon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Bouchiat, Pascal Puech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés électromagnétiques

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Spectroscopie Raman

Hautes pressions

Graphène

Mots clés libres

Graphène

Haute pression

Spectroscopie Raman

Propriétés mécaniques

Propriétés électroniques

Dopage

Graphene

High pressure

Raman spectroscopy

Mechanical properties

Electronic properties

Doping

Résumé

La découverte en 2004 par K. Novoselov et al. d'une méthode simple pour transférer une couche d'atome de carbone, appelée graphène, de la face c- du graphite sur un substrat permettant d'effectuer des mesures des propriétés optiques et électroniques a engendré un grand intérêt autour de ce matériau qui était considéré jusqu'alors comme un composé théorique. Très rapidement, les mesures ont mis en évidence des propriétés électroniques, magnétiques, et mécaniques particulières et potentiellement intéressantes en vue d'applications technologiques futures. Les travaux effectués dans cette thèse nous ont permis d'explorer d'une façon originale ces propriétés. En effet, la pression permet de générer des contraintes mécaniques dans le matériau, mais aussi des phénomènes de dopage importants. Nous avons effectué des mesures sur des échantillons comportant de une à trois couches de graphène. Pour suivre l'évolution des propriétés des échantillons sous pression, nous avons effectué des mesures in situ par spectroscopie Raman. Cette thèse a ainsi permis de montrer un comportement mécanique particulier sous pression des échantillons comportant de une à deux couches de graphène, par rapport aux échantillons comportant trois couches et plus, ainsi qu'une dépendance importante de l'évolution des échantillons comportant de une à 2 couches vis-à-vis des conditions d'hydrostaticité ainsi que du dopage chimique

The discovery in 2004 by K. Novoselov et al. of a simple method for the transferred of an atomic carbon layer, called graphene, from the c- face of graphite to a wafer generate a lot of interest in the scientific community, as until this date the graphene was considered as a theoretical compound. Quickly the first experiment on this material highlights interesting electronic, magnetic, and mechanical properties for potential application in the future. This thesis proposes a new way in order to explore these properties, as the pressure was used in order to generate mechanical deformation in the graphene layers, and in order to modify the doping level. Using high pressure experiment coupled with Raman spectroscopy, we show that the mechanical properties of the graphene sample depend on the number of layers, on the condition of compression and on the doping phenomena