Le graphène s'invite dans les produits de grande consommation
Les propriétés du graphène ont ouvert de nouvelles voies à la recherche, dans des domaines aussi variés que la physique des particules à haute énergie, l'optoélectronique ou l'énergie. Pour que toutes ces innovations quittent le laboratoire pour le marché, un obstacle important demeure: l'absence de techniques adaptées à une production à grande échelle. Le projet GRAFOL (Graphene chemical vapour deposition: Roll to roll technology), financé par l'UE, a été mis en place pour résoudre ce problème, en combinant une technique courante de fabrication de masse avec une technique efficace de croissance du graphène, et en utilisant une méthode sophistiquée de spectroscopie pour évaluer la croissance du graphène. Le principal résultat de GRAFOL a été le développement d'un outil de production rouleau-à-rouleau (R2R) capable de produire à l'échelle industrielle des feuilles de graphène de grande taille. Fonctionnant à la pression ambiante et à une température réduite, il a été identifié comme le meilleur moyen de fabriquer à bas coût ce matériau en carbone monocouche. En plus du développement d'un outil R2R, l'équipe du projet a adapté la méthode du dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour chemical vapor deposition) pour faire croître à bas coût des lots de graphène monocouche ou multicouche sur des galettes de silicium de 300 mm de diamètre, soit la taille standard utilisée par l'industrie des semi-conducteurs. Ce développement a permis à l'équipe d'intégrer des photomodulateurs et des photodétecteurs à base de graphène dans une plateforme photonique sur silicium. Les partenaires ont également réalisé une plateforme spintronique, un transistor à effet de champ à base de graphène, ainsi qu'une diode électroluminescente organique utilisant du graphène multicouche en remplacement du coûteux oxyde d'étain-indium. Ils ont de plus réalisé un système nanoélectromécanique à radiofréquence et des détecteurs à base de graphène. Enfin, la croissance sur graphène de forêts de nanotubes de carbone et la croissance verticale de nanotubes de carbone en forte densité pourraient constituer la base d'une future technologie d'interconnexion 3D tout carbone. GRAFOL a démontré que la croissance du graphène par CVD, associée à un processus R2R, constitue une technique viable de fabrication à grande échelle, ce qui ouvre la voie à la commercialisation d'une multitude de produits innovants. Étant la première à démontrer la faisabilité d'une telle technologie de production, l'UE se positionne pour retirer d'importants avantages économiques de sa position de leader mondial.
Mots‑clés
Graphène, échelle industrielle, GRAFOL, dépôt chimique en phase vapeur, rouleau-à-rouleau
