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Graphène

Le graphène, un monofeuillet d’atomes de carbone en nid d’abeille, suscite un immense intérêt de par ses propriétés électriques, optiques, thermiques, mécaniques exceptionnelles et les nombreuses applications potentielles déjà identifiées. L’intérêt de ce semi-métal réside notamment dans sa structure de bande linéaire et le caractère pseudo-relativiste des porteurs. Toutefois lorsque deux couches de graphène sont empilées en configuration AB ou Bernal, la structure de bande n’est plus linéaire et redevient parabolique. Au sein du L2C, l’activité de recherche sur le graphène résulte de l’expertise de deux équipes acquises sur les propriétés physiques des nanotubes de carbone et du carbure de silicium. Nous étudions les propriétés optiques et électriques de mono ou multicouches de graphène réalisées par exfoliation de graphite sur des substrats de SiO2/Si ou par sublimation de substrats de SiC. Nous nous intéressons en particulier à l’effet de l’empilement de plusieurs couches de graphène ainsi qu’à l’interaction avec le substrat sur la structure de bande en utilisant la spectroscopie Raman ou des expériences de magnétotransport à basses températures.

Graphene

Involved researchers : D. Nakabayashi, T. Michel, M. Paillet, J.-L. Sauvajol, J.-L. Bantignies, R. Parret, A. Zahab, N. Camara, B. Jabakhanji, B. Jouault, J.-R. Huntzinger, A. Tiberj, J. Camassel Collaborations : P. Poncharal, A. Ayari (LPMCN, Lyon, France) P. Godignon, N. Mestres, A. Caboni (CNM, Barcelona, Spain) J.-Y. Veuillen, L. Magaud, P. Mallet, C. Naud, A. Mahmood, F. Hiebel (Institut Néel, Grenoble, France) P. Soukiassian (SIMA CEA Saclay, France) M. Asensio Carmen (synchroton (...)

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Raman spectroscopy of graphene exfoliated on SiO2/Si

To this aim, our expertise in studying vibrational properties of carbon nanotubes was recently extended to graphene. In particular, we use the Raman spectroscopy and Atomic Force Microscopy (AFM) to characterize graphene samples and investigate the effect of stacking (Bernal and/or misoriented) on the electronic band structure. The samples are prepared by mechanical exfoliation of graphite and transferred to Si/SiO2 substrate. Naturally, some graphene flakes are folded or overlapped, as (...)

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Raman spectroscopy of epitaxial graphene on SiC

On SiC, the graphene growth depends strongly on the SiC surface reconstruction and the SiC surface orientation(on or off axis, Si or C face). This surface reconstruction yields to steps that can be up to 10 nm high. Such step heights combined with the fact that graphene can fully cover the SiC surface, prevent to measure the graphene thickness with AFM. It was then mandatory to develop a technique to measure the graphene thickness. Since the absorptance of the graphene increases (...)

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Transport properties of epitaxial graphene on SiC

Electrical measurements performed on graphene reveal the extremely unusual nature of the carriers. The value of the conductivity at the Dirac point, which does not correspond to its theoretical expectation, is an open problem, as well as the asymmetry in the conductivity of electrons and holes. Low magnetic fields studies reveal the presence (or the absence !) of quantum interferences, leading to positive and negative magnetoresistances. The positive magnetoresistance (also known as weak (...)

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Fundings and references

Fundings : ANR–07-Blanc-0161 “GraphSiC” GDR C-Nano GSO GDR GNTC ANR Pnano “Graphonics” ITN Netfisic References : Raman Spectra of misoriented bilayer graphene P. Poncharal, A. Ayari, T. Michel, J.-L. Sauvajol Physical Review B 78, 113407 (2008) Selective epitaxial growth of graphene on SiC N. Camara, G. Rius, J.-R. Huntzinger, A. Tiberj, N. Mestres, P. Godignon, J. Camassel Applied Physics Letters 93, 123503 (2008) Early stage formation of graphene on the C face of 6H-SiC N. Camara, G. (...)

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