Graphene Week 2015 regorge de résultats de recherche exceptionnels, mais une présentation a fait sensation lors de cette conférence phare du graphène. A un public abasourdi, Robert Roelver de la société d'ingénierie Bosch basée à Stuttgart a rapporté jeudi que les chercheurs de l'entreprise, avec des scientifiques de l'Institut Max-Planck pour la recherche sur l'état solide, ont créé un capteur magnétique à base de graphène 100 fois plus sensible qu'un dispositif équivalent à base de silicium.

Bosch est impliqué depuis longtemps dans la technologie des capteurs, notamment dans le secteur automobile. En 2008, l'entreprise s'est développée au-delà de sa pression, capteurs d'accélération et de mouvement gyroscopique, au géomagnétique, Température, humidité, appareils de qualité de l'air et de pression acoustique, y compris pour une utilisation dans des appareils électroniques grand public tels que des téléphones portables. Roelver a noté que Bosch est le premier fournisseur mondial de capteurs microélectromécaniques, avec 1 milliard d'euros de chiffre d'affaires.

Intéressé à savoir si le graphène pourrait permettre de nouvelles applications et améliorer les performances des capteurs, Bosch a étudié l'utilisation du matériau bidimensionnel dans sa pression, magnétique, humidité, appareils à gaz et à pression acoustique. La première étape consistait à examiner les méthodes de fabrication.

Les approches descendantes de la fabrication de dispositifs au graphène, telles que l'exfoliation mécanique et chimique, ne fonctionneraient pas à l'échelle commerciale, Bosch s'est donc plutôt concentré sur des techniques ascendantes telles que la décomposition thermique du carbure de silicium, et dépôt chimique en phase vapeur sur les surfaces métalliques. Ce dernier est certainement adapté à la production de masse, et le premier peut-être.

Roelver a averti que les applications de capteurs à base de graphène nécessiteront 5 à 10 ans avant de pouvoir rivaliser avec les technologies établies. Cela est dû au manque actuel de techniques de synthèse à grande échelle basées sur des plaquettes et sans transfert.

Divers substrats ont été envisagés par les chercheurs Bosch et Max-Planck, qui dans le cas de leur capteur magnétique se sont installés sur du nitrure de bore hexagonal. Ceci pour des raisons à la fois de coût et de performance technique.

Les capteurs magnétiques de Bosch sont basés sur l'effet Hall, dans lequel un champ magnétique induit une force de Lorentz sur des porteurs de charges électriques en mouvement, entraînant une déviation et une tension de Hall mesurable. Les performances du capteur sont définies par deux paramètres :(1) la sensibilité, qui dépend du nombre de porteurs de charge, et (2) la consommation d'énergie, qui varie inversement avec la mobilité des porteurs de charge. C'est la mobilité élevée des porteurs qui rend le graphène utile dans de telles applications, et les résultats obtenus par l'équipe dirigée par Bosch le confirment.

Comparer et contraster les matières, Roelver dans sa présentation Graphene Week a montré que les pires scénarios de graphène correspondent à peu près à une référence de silicium. Dans le meilleur des cas, le résultat est une énorme amélioration par rapport au silicium, avec des exigences de courant et de puissance de source beaucoup plus faibles pour une sensibilité Hall donnée. En bref, le graphène fournit un capteur magnétique hautes performances avec de faibles exigences de puissance et d'encombrement.

En termes de chiffres précis, le résultat remarquable montré par Roelver était centré sur une comparaison directe entre la sensibilité d'un capteur Hall à base de silicium avec celle du dispositif au graphène Bosch-MPI. Le capteur au silicium a une sensibilité de 70 volts par ampère-tesla, alors qu'avec le dispositif au nitrure de bore et au graphène, le chiffre est de 7, 000. C'est une amélioration époustouflante de deux ordres de grandeur, d'où la réaction dans la salle de conférence Graphene Week.

Après avoir résumé ce résultat étonnant de la recherche, Roelver a conclu sur une note positive, soulignant que Bosch prend le graphène très au sérieux en tant que future technologie commerciale.

« Nous sommes ravis de voir que la Graphene Week a été choisie comme forum pour divulguer une étape technologique aussi importante, " dit Andrea Ferrari, président du conseil d'administration de Graphene Flagship. « L'appel de Bosch pour une intégration sur une grande surface du graphène dans les processus industriels correspond pleinement et valide les investissements prévus par le produit phare dans ce domaine critique pour la production de masse d'appareils. »