Thèse de Damien TRISTANT (LPCNO), septembre 2016


Analyse des Améliorations des Propriétés Electroniques des Matériaux Carbonés par Interaction d’Espèces Chimiques : Approche Numérique Combinée à la Spectroscopie Raman

Résumé : Pour analyser les améliorations des propriétés électroniques des matériaux carbonés, une approche par la théorie de la fonctionnelle de la densité appuyée par la spectroscopie Raman a été utilisée. Le cœur de cette thèse est l’étude du dopage dans le but d’ouvrir de nouvelles voies pour la conception de matériaux à nano-composants innovants. Ces nouvelles structures sont des fibres dont la brique élémentaire est un nanotube de carbone en interaction avec des molécules, optimisant la conduction électrique.

Une étude théorique exhaustive du dopage à l’iode est réalisée sur une monocouche de graphène. L’analyse des propriétés thermodynamiques montre qu’une augmentation progressive du taux de recouvrement des molécules engendre d’abord une transition de phase du mode d’adsorption de l’iode et se termine par la formation de complexes polyiodure. Ces complexes, via un fort transfert d’électrons, conduisent à l’augmentation de la densité d’états électronique au niveau de Fermi.

Cette étude est étendue aux nanotubes de carbone dopés à l’iode, où un transfert de charge est établi. Par la suite, cette valeur est déduite des signatures Raman en sondant une fibre de nanotubes de carbone à double paroi dopée à l’iode. Obtenu à partir de calculs de transport électrique, ce fort dopage implique l’augmentation du nombre de canaux de conduction, améliorant ainsi la conductivité électrique des fibres carbonées.

Ainsi, les résultats obtenus sur le dopage électronique des matériaux carbonés, permettent de lever des verrous technologiques dans de nombreux domaines d’application.


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