APPLICATIONS | MONOCOUCHE DE GRAPHÈNE AVEC DES ILOTS DE BICOUCHES


 

Le graphène est l’un des allotropes du carbone les plus populaires, il a su attirer grandement l’attention des chercheurs depuis qu’il a été isolé pour la première fois en 2004 par les professeurs Geim et Novoselov (University of Manchester). La synthèse du graphène à grande échelle sur cuivre par déposition chimique en phase vapeur (CVD - chemical vapour deposition), est actuellement étudiée par la communauté scientifique. Malgré de nombreux efforts, le graphène CVD cru dans différentes conditions démontre diverses morphologies comme, la présence de défauts, de joints de grains et la formation d’ilots de multicouche, effets que les chercheurs tentent présentement d'atténuer. Afin d’être en mesure d’étudier rigoureusement la composition de ces échantillons, des mesures d’imagerie Raman hyperspectrale ont été conduites sur du graphène CVD monocouche avec des ilots de bicouches. La spectroscopie Raman est une méthode d’analyse non destructive qui fournit de l’information structurelle à des échelles microscopiques. Sont présentés ici, les résultats du groupe de recherche du professeur Richard Martel (Université de Montréal). Ces résultats ont été obtenus dans le cadre d’une étude sur la formation du graphène multicouche cru par déposition en phase vapeur à partir du méthane (CH4). Les signatures Raman des différentes configurations de graphène répertoriées dans la littérature sont employées afin de cartographier le nombre de couches des échantillons.

L’imagerie Raman a été réalisée avec la plateforme hyperspectrale RIMA™ basée sur une technologie de filtre à réseaux de Bragg. Lors de ces mesures, un laser CW à λexc = 532
 nm illumine une aire de 130 × 130 μm2 et 260 × 260 μm2 via des objectifs 100X et 50X respectivement. La densité d’excitation est de 120 μW/μm2 et 30 μW/μm2 et la résolution est limitée par la diffraction.

La figure 1 (a) présente une carte Raman 130 × 130
 μm2 de la bande G (∼1590 cm-1) du graphène. Trois familles principales sont présentes: le graphène monocouche (bleu), des bicouches de graphène en résonance (rouge) et des bicouches de graphène hors résonance (vert). Leurs signatures Raman typiques sont présentées à la figure 1 (b-c). Les variations d’intensité de la bande G fournissent de l’information sur l’empilement des couches. Les changements les plus significatifs en intensité observés à la figure 1 b peuvent être expliqués par une résonance résultant de l’angle (13.5° at λexc = 532 nm [1]) entre les couches de graphène. La figure 1 (d-f) présente des données similaires à (a-c) mais sur une plus grande aire de mesure: 260 × 260 μm2. La spécificité intrinsèque de la diffusion Raman, combinée à l’imagerie globale, permet d’acquérir rapidement de grandes cartes (centaines de microns) des défauts, du nombre de couches et de l’empilement des couches.
 

Résultats fournis par: Vincent Aymong, Minh Nguyen et Richard Martel de l’Université de Montréal, Canada.
 

Plus de détails ici:

2017. Hyperspectral Raman imaging using Bragg tunable filters of graphene and other low-dimensional materials


[1] Havener R. W., Zhuang H. L., Brown, L., Hennig, R. G., Park, J., Angle-Resolved Raman Imaging of Inter layer Rotations and Interactions in Twisted Bilayer Graphene. DOI: 10.1021/nl301137k. Nano Letters. 2012, 12.

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