GSM, UMTS, LTE, Wifi, Bluetooth - pour ne citer que quelques-unes des normes sans fil qui sont devenues une partie naturelle de la communication mobile aujourd'hui. Pour toutes ces normes sans fil, le traitement du signal ne pourrait se faire sans filtrage des fréquences. Les résonateurs piézoélectriques micro-acoustiques sont la technologie dominante sur le marché à cet effet. La théorie prédit d'excellentes caractéristiques d'oscillation pour ces résonateurs, si l'électrode utilisée pour l'excitation de l'oscillation devient très légère. Et l'électrode la plus légère imaginable est le graphène électriquement conducteur.

"Les électrodes métalliques, couramment utilisé aujourd'hui, amortir l'oscillation des résonateurs à travers leur masse - semblable à la couverture en feutre d'une corde de piano - et donc réduire la précision de la séparation du signal dans les filtres passe-bande. Alors que les électrodes métalliques ne peuvent pas être amincies arbitrairement pour réduire leur masse et donc leur amortissement, le graphène reste toujours conducteur même en tant qu'électrode atomiquement mince.", explique le Dr René Hoffmann, responsable de la recherche sur le graphène chez Fraunhofer IAF. Avec des électrodes de graphène aussi fines, les facteurs de qualité mécanique se rapprochent de l'idéal théorique. Si les caractéristiques d'oscillation des résonateurs piézoélectriques peuvent être améliorées avec succès et si des facteurs de couplage plus élevés sont atteints, la précision de séparation du signal et l'efficacité énergétique des filtres augmenteront. Ici, le défi à relever consiste à connecter les électrodes de graphène presque sans masse avec les composants de communication mobile actuellement utilisés à base de nitrure d'aluminium piézoélectrique.

Technologies de dépôt de graphène compatibles avec l'industrie

En tant que partenaire du Graphene Flagship, la plus grande initiative de financement de l'histoire de l'Union européenne, Fraunhofer IAF travaille au développement d'une technologie efficace pour le dépôt et le transfert de graphène sur du nitrure d'aluminium. Aussi surprenant que cela puisse être de pouvoir fabriquer et traiter le graphène en tant que matériau atomiquement mince, il est tout aussi difficile de le faire à l'échelle industrielle. De nombreuses applications possibles du graphène n'ont pas encore abouti car la production du matériau est encore trop complexe. D'où, le développement de technologies de fabrication et de traitement économiques est essentiel pour l'utilisation des propriétés théoriques exceptionnelles du graphène dans la pratique.

Une approche prometteuse pour la réalisation de dépôts de graphène sur des tailles de substrats typiques de l'industrie des semi-conducteurs peut être trouvée dans le dépôt chimique en phase vapeur. Ici, une surface de catalyseur telle que le cuivre est chauffée à près de 1000 °C jusqu'à ce que le gaz contenant du carbone soit décomposé sur la surface chaude et réorganisé en graphène. Dans le futur, cette méthode est censée être davantage développée en une technologie compatible pour les applications industrielles, pour intégrer directement le graphène dans les filtres passe-bande existants à base de niride d'aluminium.

À propos du produit phare du graphène

Outre Fraunhofer IAF, deux autres instituts Fraunhofer sont à bord du Graphene Flagship, qui comprend 142 organisations de 23 pays :le Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI, ainsi que l'Institut Fraunhofer pour la technologie chimique ICT. Les chercheurs de Fraunhofer ICT travaillent sur une autre méthode de production à grande échelle et rentable pour le graphène - sous forme de flocons de graphène. Les experts en graphène du Fraunhofer ISI, d'autre part, développer des feuilles de route stratégiques pour les technologies et les applications pour tous les partenaires du consortium et l'ensemble de la communauté du graphène. Les feuilles de route servent à l'amélioration de l'évaluation des unités de pilote de graphène importantes pour les développements continus du graphène ainsi que pour les domaines d'application à l'avenir. En outre, Dr Thomas Reiß, responsable du Centre de Compétence Nouvelles Technologies de Fraunhofer ISI, a été élu membre du conseil d'administration de Graphene Flagship.

Afin de rendre le graphène accessible au marché européen, l'Union européenne promeut les universités, des institutions de recherche et des entreprises avec un budget global de financement d'un milliard d'euros. (graphene-flagship.eu/" target="_blank"> graphène-flagship.eu/)