Le graphène est l'un des matériaux les plus prometteurs pour l'électronique de pointe en raison de ses propriétés chimiques et physiques extraordinaires. L'interaction entre le réseau de graphène et la lumière ouvre la voie au développement de nouveaux dispositifs dotés de fonctionnalités supérieures. Néanmoins, la technologie utilisée pour l'électronique traditionnelle au silicium est peu susceptible de convenir au graphène. La photolithographie est le principal processus de production de semi-conducteurs, en utilisant des polymères et des liquides qui peuvent considérablement altérer les propriétés initiales du graphène. Les nouvelles méthodes sans masque sont en cours de développement dans la technologie du graphène.

Une équipe internationale de chercheurs de l'Université nationale de recherche en technologie électronique (Russie), Le Forschungszentrum Jülich (Allemagne) et le centre technologique AIMEN (Espagne) ont développé une méthode d'écriture directe de modification du graphène. Les auteurs utilisent la fonctionnalisation laser ultrarapide du graphène CVD monocouche pour la fabrication sans masque de dispositifs à l'échelle micro et nanométrique. Les auteurs suggèrent que le laser femtoseconde fournit une réaction photochimique (réaction initiée sous exposition lumineuse uniquement) dans le domaine du sport laser sur le graphène conduisant à sa modification par des groupes oxydants. Ces groupes modifient considérablement les propriétés électriques et optiques du graphène en fournissant un développement fonctionnel de dispositifs dans le plan sans utiliser de technologie compliquée à base de masque.

Les auteurs ont produit des jonctions p-p+ dans des transistors à effet de champ en graphène via des impulsions laser fs. Les photodétecteurs fabriqués fonctionnent à température ambiante et n'ont pas besoin de refroidissement externe. La photoréactivité la plus élevée de 100 mA/W a été observée dans les structures modifiées.

Cette étude fournit une première étape en cours de méthodes entièrement sans masque pour le traitement de nouveaux nanomatériaux. Changer l'environnement pendant le traitement au laser fs peut conduire à une fonctionnalisation différente de la surface du graphène. En outre, d'autres matériaux 2-D comme le phosphorène offrent une très bonne activité photochimique et peuvent être traités de la même manière. L'étude montre que le photodétecteur entièrement intégré à haute responsabilité, faible bruit, et une plage dynamique linéaire élevée est réalisable par la création de motifs sans masque sur des surfaces de graphène grâce à un traitement laser ultrarapide.

Les chercheurs discutent plus en détail de leur technologie dans ACS Photonique , une publication de l'American Chemical Society.