GraphèneLe graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).
Potential applications of graphenePotential graphene applications include lightweight, thin, and flexible electric/photonics circuits, solar cells, and various medical, chemical and industrial processes enhanced or enabled by the use of new graphene materials. In 2008, graphene produced by exfoliation was one of the most expensive materials on Earth, with a sample the area of a cross section of a human hair costing more than 1,000asofApril2008(about100,000,000/cm2). Since then, exfoliation procedures have been scaled up, and now companies sell graphene in large quantities. Nanosystème électromécaniqueLes NEMS pour Nano Electro-Mechanical Systems, en français : Systèmes ÉlectroMécaniques Nanométriques ; on parle aussi de nanosystèmes. Ce sont des dispositifs analogues aux MEMS, mais à l'échelle du nanomètre. On parle de NEMS pour des structures mécaniques miniatures, réalisant des fonctions de capteur ou d'actionneur, dont au moins une des dimensions est de taille nanométrique.
Fabrication des dispositifs à semi-conducteursthumb|upright=1.5|Évolution de la finesse de gravure des processeurs entre 1970 et 2017 La fabrication des dispositifs à semi-conducteur englobe les différentes opérations permettant l'élaboration de composants électroniques basés sur des matériaux semi-conducteurs. Entrent dans cette catégorie de composants à semi-conducteur, les composants discrets qui n'ont qu'une seule fonction comme les diodes et les transistors, et les circuits intégrés plus complexes, intégrant plusieurs composants, jusqu'à des milliards, dans le même boîtier.
Matériau bidimensionnelUn matériau bidimensionnel, parfois appelé matériau monocouche ou matériau 2D, est un matériau constitué d'une seule couche d'atomes ou de molécules. Depuis l'isolement du graphène (une seule couche de graphite) en 2004, beaucoup de recherches ont été réalisées pour isoler d'autres matériaux bidimensionnels en raison de leurs caractéristiques inhabituelles et pour une potentielle utilisation dans des applications telles que le photovoltaïque, les semi-conducteurs et la purification de l'eau.
Bilayer grapheneBilayer graphene is a material consisting of two layers of graphene. One of the first reports of bilayer graphene was in the seminal 2004 Science paper by Geim and colleagues, in which they described devices "which contained just one, two, or three atomic layers" Bilayer graphene can exist in the AB, or Bernal-stacked form, where half of the atoms lie directly over the center of a hexagon in the lower graphene sheet, and half of the atoms lie over an atom, or, less commonly, in the AA form, in which the layers are exactly aligned.
Nanoelectromechanical relayA nanoelectromechanical (NEM) relay is an electrically actuated switch that is built on the nanometer scale using semiconductor fabrication techniques. They are designed to operate in replacement of, or in conjunction with, traditional semiconductor logic. While the mechanical nature of NEM relays makes them switch much slower than solid-state relays, they have many advantageous properties, such as zero current leakage and low power consumption, which make them potentially useful in next generation computing.
Oxyde de graphiteL'oxyde de graphite, autrefois appelé oxyde graphitique ou acide graphitique, est un composé inorganique de carbone, oxygène et hydrogène dans des ratios atomiques variables. Il est obtenu en traitant du graphite avec des oxydants forts. Le produit le plus oxydé est le solide jaune avec un ratio C:O entre 2,1 et 2,9 qui conserve la structure en couche du graphite mais avec des espaces intercouches beaucoup plus larges et irréguliers.
Graphene oxide paperGraphene oxide paper or graphite oxide paper is a material fabricated from graphite oxide. Micrometer thick films of graphene oxide paper are also named as graphite oxide membranes (in the 1960s) or (more recently) graphene oxide membranes. The membranes are typically obtained by slow evaporation of graphene oxide solution or by the filtration method. The material has exceptional stiffness and strength, due to the intrinsic strength of the two-dimensional graphene backbone and to its interwoven layer structure which distributes loads.
Intégration à très grande échelleL'intégration à très grande échelle (ou VLSI pour Very-Large-Scale Integration en anglais) est une technologie de circuit intégré (CI) dont la densité d'intégration permet de supporter plus de 100 000 composants électroniques sur une même puce. Elle a été réalisée pour la première fois dans les années 1980, dans le cadre du développement des technologies des semi-conducteurs et des communications. Les premières puces à semi-conducteurs supportaient un seul transistor chacune.
Microscope à force atomiquethumb|350px|Le premier microscope à force atomique du monde, au musée de la Science de Londres. Le microscope à force atomique (AFM pour atomic force microscope) est un type de microscope à sonde locale permettant de visualiser la topographie de la surface d'un échantillon. Inventé en 1985, par Gerd Binnig, Calvin Quate et Christoph Gerber, ce type de microscopie repose essentiellement sur l'analyse d'un objet point par point au moyen d'un balayage via une sonde locale, assimilable à une pointe effilée.
Industrie des semi-conducteursL'industrie des semi-conducteurs est un secteur industriel qui regroupe les activités de conception, de fabrication et de commercialisation des semi-conducteurs. Ces activités participent de manière fondamentale à la production de biens et de services des technologies de l'information et de la communication dans la mesure où elles fournissent le composant de base de ces technologies : le circuit intégré. Par exemple, ce composant est au cœur des serveurs informatiques, des routeurs de réseaux de transport de données et des terminaux téléphoniques.
Allotropie du carbonethumb|333px|upright=1.4|Huit formes allotropiques du carbone. a) diamant, b) graphite, c) lonsdaléite, d) e) f) g) carbone amorphe h) nanotube. Les formes allotropiques du carbone présentes naturellement à l'état solide sur Terre sont le carbone amorphe et trois formes cristallisées, le graphite, le diamant et la lonsdaléite. D'autres ont d'abord été synthétisées, tels les fullerènes (dont l'archétype ), les nanotubes de carbone, le carbone vitreux et la nanomousse, mais on a découvert ensuite que de petites quantités de fullerènes et de nanotubes se formaient naturellement lors de combustions incomplètes.
Circuit intégréLe circuit intégré (CI), aussi appelé puce électronique, est un composant électronique, basé sur un semi-conducteur, reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de composants électroniques de base dans un volume réduit (sur une petite plaque), rendant le circuit facile à mettre en œuvre. Il existe une très grande variété de ces composants divisés en deux grandes catégories : analogique et numérique.
Taiwan Semiconductor Manufacturing CompanyTaiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) est, en 2021, la plus importante fonderie de semiconducteurs indépendante. Son siège social est situé à Hsinchu, à Taïwan. Fondée en 1987, elle fabrique notamment les puces graphiques de Intel, Nvidia et AMD ainsi que les systèmes sur une puce Snapdragon de Qualcomm, mais également les puces d'Apple. Après le choc pétrolier de 1973 le ministre de l'économie de Taïwan, Sun Yun-suan, décide de développer l'industrie des semiconducteurs avec la création de l' (ITRI) avec l'aide de taïwanais travaillant aux États-Unis.
Fablessdroite|150px Le terme fabless, contraction des mots anglophones fabrication et less (sans usine, sans unité de fabrication), désigne une société qui conçoit ses produits et sous-traite l'intégralité de sa fabrication. Le modèle a d'abord été développé dans le secteur des semi-conducteurs puis s'est développé à tous les secteurs d'activité. Le terme fabless est introduit en 2001 lorsque Serge Tchuruk, dirigeant d'Alcatel, annonce une stratégie de cessions de ses centres de production pour se concentrer sur la conception de produits et la sous-traitance pour la fabrication.
BiosenseurUn biosenseur (aussi appelé biocapteur) est un dispositif détecteur, semi-biologique associant trois éléments : l'échantillon à étudier : eau, air, sol, matériel biologique (tissus, micro-organismes, organites, récepteurs cellulaires, enzymes, anticorps, acides nucléiques, organismes génétiquement modifié, ou matériel issu d'OGM, etc.) un élément capteur (éventuellement sous la forme d'une puce électronique) détectant des changements physico-chimiques sous forme de signaux (présence/absence) biochimiques et/ou physiques ou chimique dans un milieu (externe ou interne au corps humain) et émettant un signal biologique.
Nanotube de carbonethumb|Représentation d'un nanotube de carbone. (cliquer pour voir l'animation tridimensionnelle). thumb|Un nanotube de carbone monofeuillet. thumb|Extrémité d'un nanotube, vue au microscope électronique. Les nanotubes de carbone (en anglais, carbon nanotube ou CNT) sont une forme allotropique du carbone appartenant à la famille des fullerènes. Ils sont composés d'un ou plusieurs feuillets d'atomes de carbone enroulés sur eux-mêmes formant un tube. Le tube peut être fermé ou non à ses extrémités par une demi-sphère.
Carbone acétylénique linéaireLe carbone acétylénique linéaire, également appelé carbyne, serait un allotrope du carbone constitué de chaînes linéaires . Dans ce type de structure, les atomes de carbone présentent une géométrie linéaire avec une hybridation sp. De tels matériaux présentent un intérêt considérable en nanotechnologie dans la mesure où leur module de Young est environ supérieur à celui du diamant. Leur existence même en tant qu'allotrope distinct du carbone est discutée, tant leurs propriétés et leurs méthodes de synthèse se rapprochent de celles des fullerènes.
Microsystème électromécaniquevignette|Un accéléromètre MEMS. vignette|Un capteur de pression MEMS (sur une pièce qui donne l'échelle). Un microsystème électromécanique est un microsystème fabriqué à partir de matériaux semi-conducteurs. Il comprend un ou plusieurs éléments mécaniques et utilise l’électricité comme source d’énergie, en vue de réaliser une fonction de capteur ou d’actionneur, avec au moins une structure présentant des dimensions micrométriques ; la fonction du système étant en partie assurée par la forme de cette structure.
