Il s'agit d'une image au microscope optique d'un film de cuivre principalement détruit lors de la croissance du graphène. Ce qui était un film de cuivre continu s'est décomposé en zones grises de saphir nu, anneaux et taches irrégulières de cuivre qui apparaissent dans un arc-en-ciel de couleurs en raison de l'oxydation, et de petites îles de graphène en forme d'étoile, qui apparaissent brillants car le graphène protège le cuivre de l'oxydation. Crédit :David L. Miller, NIST
Aux initiés de la technologie, le graphène est une grosse affaire certifiée. Le matériau à base de carbone d'une épaisseur d'un atome suscite des descriptions rhapsodiques comme le plus fort, matériau le plus fin connu. C'est aussi léger, souple, et capable de conduire l'électricité ainsi que le cuivre. L'électronique à base de graphène promet des avancées telles que des vitesses Internet plus rapides, cellules solaires moins chères, nouveaux capteurs, combinaisons spatiales filées à partir de fil de graphène, et plus.
Maintenant une équipe de recherche au National Institute of Standards and Technology (NIST) à Boulder, Colo., peut aider à rapprocher la promesse du graphène de la réalité. Tout en recherchant une plate-forme de croissance idéale pour le matériau, les chercheurs ont mis au point une nouvelle recette prometteuse pour un substrat de graphène :un film mince de cuivre avec des grains cristallins massifs. Les découvertes de l'équipe apparaissent dans le journal Avances AIP .
L'avancée clé est la granulométrie du substrat de cuivre. Les gros grains ont une taille de plusieurs centimètres - lunkers selon les normes de la microélectronique - mais leur encombrement relatif leur permet de survivre aux températures élevées nécessaires à la croissance du graphène, a expliqué le chercheur du NIST Mark Keller.
L'incapacité de la plupart des films de cuivre à survivre à cette étape de croissance du graphène "a été un problème empêchant la production à l'échelle de tranches de dispositifs de graphène, " a déclaré Keller.
Les films minces sont un composant essentiel de nombreux appareils électroniques, optique, et technologies médicales, mais les grains dans ces films sont typiquement plus petits qu'un micromètre. Pour fabriquer la nouvelle surface en cuivre, dont les grains sont environ 10, 000 fois plus grand, les chercheurs ont proposé un processus en deux étapes.
D'abord, ils ont déposé du cuivre sur une plaquette de saphir maintenue légèrement au-dessus de la température ambiante. Seconde, ils ont ajouté l'étape transformatrice de recuit, ou traitement thermique, le film à une température beaucoup plus élevée, près du point de fusion du cuivre. Pour démontrer la viabilité de leur film à grain géant, les chercheurs ont réussi à faire pousser des grains de graphène de 0,2 millimètre de diamètre sur la nouvelle surface de cuivre.
