Fabrication and characterization of graphene nano ribbon based field effet transistor for microwave application

En 2004, un nouveau matériau, le graphène, a été isolé pour la première fois sur un substrat de SiO2, en utilisant une technique d’exfoliation mécanique par K.S. Novoselov et A.K. Geim – Prix Nobels de Physique 2010. Ce matériau, qui présente des propriétés électriques et mécaniques extraordinaires, a suscité d’importants travaux de recherche. Dès lors, différentes méthodes de synthèse du graphène sur des substrats de plus en plus grands sont développées. C’est dans ce cadre que j’ai commencé mes travaux de recherche en 2007, avec pour objectif de démontrer les potentialités des transistors à base de graphène, pour des applications hyperfréquences. Notre choix s’est orienté sur la synthèse du graphene par graphitisation du SiC. Ces travaux se sont déroulés en étroite collaboration avec le groupe EPIPHY en charge de la synthèse du matériau, dans le cadre du projet ANR XP-Graphene labellisé en 2007, avec le soutien de ST-Microeletronics. Après avoir mis en évidence les propriétés du matériau ayant un impact sur les caractéristiques des transistors à effet de champ sur ce matériau, j’ai développé au cours de ma thèse des procédés technologiques permettant de fabriquer des transistors sur ce type de matériau, ainsi qu’une procédure de caractérisation des différentes étapes technologiques. A titre d’exemple, un travail important a été mené sur les aspects de la nanolithographie, de manière à réaliser de manière courante des réseaux de nano rubans de largeur 20 nm, de longueur 1 µm, et espacés de 40 nm. A l’issue de ma thèse, j’ai réussi à fabriquer et à caractériser des transistors présentant des performances hyperfréfrences globales au meilleur niveau international.In 2004, a new material, graphene, was isolated for the first time on a SiO2 substrate, using a technique of mechanical exfoliation by KS Novoselov and AK Geim - Nobel Prize in Physics, 2010. This material, which has extraordinary mechanical and electrical properties, has attracted significant research works. Therefore, different methods of synthesis of graphene on grand surface are developed. It is in this context that I began my research in 2007 with the aim of demonstrating the potential of graphene-based transistors for microwave applications. Our choice was oriented toward to the synthesis of graphene by graphitization of SiC. These studies were conducted in close collaboration with the group EPIPHY, as the part of the ANR project Graphene XP-certified in 2007, with support from ST-Microeletronics. Having identified the material properties that affect the characteristics of field effect transistors on this material, I have developed during my thesis technological process for making transistors on such material, as well as a procedure for characterizing the different technological steps. For example, important work has been conducted on aspects of nanolithography, to achieve networks of nano ribbons of 20 nm width, length 1 m, and spaced 40 nm. The transistors fabricated and characterized during my thesis work having performances at the highest international level