Les techniques de transfert de graphène impliquent des méthodes permettant de déplacer le graphène de son substrat de croissance vers un substrat cible pour diverses applications. La méthode la plus courante et la plus efficace consiste à utiliser un polymère de support, tel que le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), pour faciliter le transfert sans endommager le graphène. Ce processus commence par l'enrobage du graphène avec du PMMA, la gravure du substrat d'origine, puis le transfert du graphène enrobé de PMMA sur le nouveau substrat. D'autres polymères de support tels que le ruban adhésif thermique et le PDMS ont été testés, mais le PMMA s'est avéré le plus efficace en raison de sa capacité à minimiser les dommages pendant le transfert.
Une autre approche consiste à faire croître directement le graphène sur des substrats non métalliques, ce qui est préférable pour éviter le processus de transfert. Cette méthode nécessite des températures élevées, une catalyse assistée par des métaux ou un dépôt en phase vapeur assisté par plasma pour compenser l'activité catalytique plus faible des surfaces non métalliques. Bien que la qualité du graphène produit de cette manière ne soit pas aussi élevée et que les mécanismes des groupes réactifs sur les surfaces non métalliques ne soient pas entièrement compris, la croissance directe reste un objectif souhaitable car elle permet d'éliminer le besoin de transfert.
L'hybridation avec d'autres matériaux 2D, tels que les films h-BN ou les hétérostructures WS2-graphène, offre également une méthode pour améliorer les propriétés et les applications du graphène. Ces hybrides peuvent être créés par transfert couche par couche ou par croissance directe, cette dernière étant plus évolutive et moins sujette à la contamination.
Dans le contexte industriel, la méthode la plus efficace pour synthétiser des films de graphène uniformes de grande surface est le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) de méthane sur une feuille de cuivre. Cette méthode permet une production à grande échelle et peut être optimisée pour un débit plus élevé en utilisant des techniques telles que les processus de lot à lot (B2B) ou de rouleau à rouleau (R2R).
Pour les applications nécessitant du graphène sur des substrats non métalliques, le processus de transfert consiste généralement à recouvrir le graphène de PMMA, à graver le substrat métallique, à nettoyer le film de graphène/PMMA avec de l'eau désionisée, puis à le transférer sur le substrat cible. Le PMMA est ensuite enlevé avec de l'acétone, laissant un film de graphène propre sur le substrat souhaité.
Dans l'ensemble, le choix de la technique de transfert dépend des exigences spécifiques de l'application, avec des considérations de minimisation des dommages, de maintien de la propreté et de garantie de la rentabilité et de l'évolutivité.
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