Un groupe de scientifiques de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI (Russie) et une série d'universités étrangères ont développé une technologie industrielle pour la purification du graphène, qui a une stabilité plus élevée sous l'influence de radicaux libres d'oxygène agressifs. Cette découverte est d'une importance cruciale pour le développement de la nanoélectronique.

Le graphène est un film de carbone cristallin d'une épaisseur d'un atome. Grâce à ses caractéristiques uniques (propriétés électroniques spéciales, haute conductivité, transparence pour la lumière, une capacité d'étirement mécanique et autres), Le graphène est un matériau prometteur très demandé en nanoélectronique.

La fabrication de divers dispositifs nanoélectroniques consiste à appliquer un revêtement polymère sur du graphène, puis à le décoller. Les restes de ce revêtement "polluent" le graphène, abaissant la mobilité des porteurs de charge dans celui-ci. Différentes méthodes de traitement (recuit thermique, décapage plasma et solvants chimiques) peuvent éliminer les résidus de polymère, mais ils détériorent la qualité du graphène. Par exemple, ozone, qui a une grande réactivité, est couramment utilisé. Cependant, sous l'influence de l'ozone, non seulement les résidus polymères sont détruits, mais des défauts apparaissent dans le graphène, ce qui conduit à la détérioration de ses caractéristiques. Les scientifiques du MEPhI ont réussi à obtenir du graphène avec une très grande stabilité à l'ozonation en utilisant la sublimation à haute température du carbure de silicium (SiC). Le graphène obtenu maintient le contact avec l'ozone pendant plus de 10 minutes, tandis que le graphène ordinaire perd ses propriétés en seulement trois ou quatre minutes dans de telles conditions. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Carbone .

Des scientifiques grecs, La France et la Suède y ont contribué. A l'aide de la modélisation informatique, les experts ont pu déterminer les raisons pour lesquelles le SiC-graphène a augmenté la stabilité sous l'impact des radicaux libres agressifs de l'oxygène. La stabilité anormale du nouveau graphène s'est avérée être associée à la faible rugosité du graphène épitaxié sur le substrat SiC (l'épitaxie est une accumulation naturelle d'un matériau cristallin à la surface d'un autre).

« Il a été constaté que le graphène « rugueux » habituel est plus vulnérable en raison de la présence de zones convexes ; ces zones présentent une réactivité élevée à la formation de groupes époxy, qui détruisent son intégrité, " a déclaré Konstantin Katin, Professeur Assistant du Département de Physique de la Matière Condensée à l'Institut MEPhI de Nanotechnologie en Electronique, Photonique, et la spintronique. "Les résultats montrent que le processus technologique de production de graphène industriel aux caractéristiques améliorées peut impliquer la nanofabrication de graphène à base de carbure de silicium avec son ozonation ultérieure. L'ozonation elle-même est un moyen efficace de nettoyer le graphène obtenu de quelque manière que ce soit. Le seul la limitation des techniques de purification tient à l'éventuelle rugosité de la feuille de graphène - elle doit être pratiquement parfaitement lisse, " a déclaré Mikhaïl Maslov, Professeur adjoint du Département de physique de la matière condensée.

La découverte des scientifiques deviendra une base pour les technologies permettant de purifier le graphène industriel de haute qualité avec des caractéristiques électroniques stables.