VIAGRA — Spectroscopie d'absorption VUV pour assister le développement de procédés d'ingénierie plasma du graphène

Ce projet vise à développer et à utiliser des diagnostics sophistiqués du plasma et des surfaces afin d’acquérir les connaissances fondamentales nécessaires au développement de processus plasma robustes pour nettoyer, doper et structurer le graphène et également pour réduire et doper l'oxyde de graphène afin de produire du rGO. Nous proposons notamment d'utiliser la spectroscopie d'absorption VUV avec un monochromateur de focale de 1 m (qui est assez unique en France) pour mesurer les densités absolues des atomes H, O et N ainsi que des radicaux NHx et des molécules métastables O2* dans les plasmas microondes de H2, N2, NH3 et O2 utilisés. En parallèle, nous proposons de construire un porte-substrat original qui permettra de contrôler précisément l'énergie des ions dans la gamme 0-20 eV, c'est-à-dire les énergies nécessaires pour modifier le graphène/rGO sans l'endommager. Les spectroscopies XPS et Raman seront utilisées en parallèle pour caractériser l'impact du plasma sur le graphène. Les applications ciblées sont de première importance et la méthodologie développée au cours du projet pourrait être facilement appliquée à d'autres matériaux 2D prometteurs dans l'avenir. Ce projet réunit l'expertise de trois groupes experts en science et technologie des plasmas. Le projet bénéficie d'une expertise dans la fabrication de circuits intégrés, les interactions plasma-surface dans la fusion nucléaire (ITER) et les études fondamentales de molécules d’importance dans la haute atmosphère. En contrepartie, puisque les mêmes plasmas sont utilisés, ces différents domaines de recherche bénéficieront également de notre projet puisque la technique de spectroscopie VUV utilisée dans le projet permettra des expériences complémentaires à celles réalisées au synchrotron SOLEIL, mais sur 3 ans sans la contrainte de disponibilité d’une ligne de faisceau.