Nouvelles méthodes basées sur les plasmas pour la fonctionnalisation post-croissance du graphène

 

Luc Stafford

Université de Montréal

 

Domaine : matériaux

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2015-2016

Le graphène représente sans contredit le matériau de l'heure à l'échelle internationale. En dépit de ses propriétés électroniques exceptionnelles et de son potentiel d'innovation immense, le graphène est néanmoins relativement inerte d'un point de vue chimique et possède une largeur de bande interdite nulle et difficile à ouvrir de manière significative, ce qui le rend à priori mal adapté pour l'électronique logique, l'optoélectronique, ainsi que pour les capteurs de gaz et les bio-senseurs.

Dans ce projet, nous proposons  d'apporter une contribution scientifique et technologique à ce domaine d'importance stratégique pour le Québec et le Canada en développant de nouvelles approches basées sur les plasmas pour fonctionnaliser après la croissance le graphène. En particulier, notre objectif est d'ajuster les propriétés physico-chimiques de la post-décharge en flux de plasmas à pression réduite afin de (i) incorporer des atomes dans le graphène et ainsi ajuster finement ses propriétés électroniques, (ii) attacher des fonctions organiques et inorganiques au graphène pour modifier ses propriétés électriques, optiques ainsi que son affinité biologique.

L'approche que nous désirons explorer ici se distingue grandement des autres procédés assistés par plasma habituels utilisés en micro et nanoélectronique puisqu'elle repose sur la désexcitation ultrarapide à la surface du substrat d'un niveau excité du gaz porteur comme apport d'énergie externe pour la fonctionnalisation. Ces conditions d'interactions plasma-surface fortement hors équilibre thermodynamique ouvrent ainsi la voie à des réactions physico-chimiques avec les nanomatériaux impossibles à obtenir avec les approches physiques et chimiques traditionnelles.