Schéma d'un dispositif au graphène avec une résistance de contact qui n'est pas altérée par les molécules d'eau adsorbées à sa surface. Crédit :Anderson D. Smith
Les molécules d'eau déforment la résistance électrique du graphène, mais une équipe de chercheurs européens a découvert que lorsque ce matériau bidimensionnel est intégré au métal d'un circuit, la résistance de contact n'est pas altérée par l'humidité. Cette découverte permettra de développer de nouveaux capteurs avec une réduction significative des coûts.
Les nombreuses applications du graphène, une feuille atomiquement mince d'atomes de carbone avec une conductivité et des propriétés mécaniques extraordinaires, comprennent la fabrication de capteurs. Ceux-ci transforment les paramètres environnementaux en signaux électriques qui peuvent être traités et mesurés avec un ordinateur.
En raison de leur structure bidimensionnelle, Les capteurs à base de graphène sont extrêmement sensibles et promettent de bonnes performances à faible coût de fabrication dans les prochaines années.
Pour y parvenir, Le graphène doit établir des contacts électriques efficaces lorsqu'il est intégré à un circuit électronique conventionnel. De tels contacts appropriés sont cruciaux dans tout capteur et affectent considérablement ses performances.
Mais un problème se pose :le graphène est sensible à l'humidité, aux molécules d'eau de l'air ambiant qui sont adsorbées à sa surface. Les molécules d'H2O modifient la résistance électrique de ce matériau carboné, ce qui introduit un faux signal dans le capteur.
Cependant, Des scientifiques suédois ont découvert que lorsque le graphène se lie au métal des circuits électroniques, la résistance de contact (la partie de la résistance totale d'un matériau due à un contact imparfait à l'interface) n'est pas affectée par l'humidité.
« Cela facilitera la vie des concepteurs de capteurs, puisqu'ils n'auront pas à se soucier de l'humidité influençant les contacts, juste l'influence sur le graphène lui-même, " explique Arne Quellmalz, un doctorat étudiant au KTH Royal Institute of Technology (Suède) et le chercheur principal de la recherche.
L'étude, publié dans la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS , a été réalisée expérimentalement en utilisant du graphène avec une métallisation d'or et des substrats de silice dans des structures d'essai de modèle de ligne de transmission, ainsi que des simulations informatiques.
"En combinant le graphène avec l'électronique conventionnelle, vous pouvez profiter à la fois des propriétés uniques du graphène et du faible coût des circuits intégrés conventionnels. " déclare Quellmalz, "Une façon de combiner ces deux technologies est de placer le graphène au-dessus de l'électronique finie, plutôt que de déposer le métal sur la feuille de graphène."
Dans le cadre du projet européen CO2-DETECT, les auteurs appliquent cette nouvelle approche pour créer les premiers prototypes de capteurs à base de graphène. Plus précisement, le but est de mesurer le dioxyde de carbone (CO
