GoBN

Hétérostructures de graphène et de nitrure de bore (hBN) pour l’électronique rapide

Plan atomique de la structure graphite, le graphène (Gr) présente des propriétés électroniques singulières mais qui sont très sensibles à l’environnement et peuvent être perturbées, notamment par le substrat nécessairement utilisé pour intégrer le graphène dans un dispositif. Une piste prometteuse, apparue en 2010, consiste à utiliser le nitrure de bore hexagonal (hBN) comme substrat et matériau encapsulant. Ce matériau présente le double avantage d’être lamellaire comme le graphite et d’être un isolant. Toutefois, la limitation au développement d’une technologie d’hétérostructures Gr – hBN tient à la difficulté de synthétiser des films hBN de grande taille et de grande qualité et de les intégrer.
L’objectif du projet GoBN a été de s’attaquer à ce verrou par le développement de moyens de synthèse de cristaux et de films de hBN, par une meilleure connaissance des propriétés structurales et optiques de ce matériau et enfin par la réalisation de démonstrateurs basés sur une technologie Gr-BN pour l’électronique rapide.

Le projet

Programme ANR : Appel à projets générique

Édition, durée du projet : 2014, 42 mois

Subvention ANR : 477 725 €

Coordinatrice :

Annick Loiseau
Laboratoire d’Étude des Microstructures – CNRS-ONERA, U. Paris Saclay
annick.loiseau@onera.fr

Région du projet : Île-de-France

Publication ou contribution principale :

Bright luminescence from indirect and strongly bound excitons in hBN
L. Schué, L. Sponza, A. Plaud, H. Bensalah, K. Watanabe, T. Taniguchi, F. Ducastelle, A. Loiseau, J. Barjon. Physical Review Letters 122 (2019) 067401

Partenaires :

Groupe d’Étude de la Matière Condensée (GEMaC), UVSQ-CNRS, U. Paris Saclay.
Laboratoire Pierre Aigrain (LPA) aujourd’hui / now Laboratoire de Physique, (ENS CNRS)
Laboratoire des Matériaux Inorganiques (LMI), (UCBL-CNRS).
Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (MPQ), U. Paris Diderot-CNRS, U. de Paris.

Projet GoBN — a): Monocristal hBN obtenu par céramisation de borazine [Li et al, ACS Appl. Nano Mater, 3, 1508 (2020)]. b) Image en microscopie électronique de l'arrangement atomique en section transverse d'un film de BN synthétisé par CVD sur Ni [C. Backes et al, 2D Mat, 7, 022001 (2020)]. c) Variation en température de l'efficacité de luminescence mesurée par cathodoluminescence d'un cristal de hBN comparée au diamant [Schué et al, Phys.Rev. Lett. (2019)]. d) Relaxation des électrons chauds dans un dispositif GoBN due aux propriétés de phonons du hBN [Baudin et al., Adv. Funct. Mater. (2019), 1904783]. © A. Loiseau

perspectives

GoBN a contribué à développer la croissance de films multicouches de BN, une source alternative de cristaux millimétriques hBN, une procédure de caractérisation par cathodoluminescence et à montrer que le BN agit comme un composant actif exaltant les propriétés du graphène. GoBN a permis de créer une plateforme technologique exploitée dans le cadre du projet européen Graphene Flagship.