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A new class of graphene-related materials (GRMs) obtained as water suspensions through a two-step oxidation/reduction of a nanostructured carbon black, namely graphene-like (GL) materials, has recently emerged. GL materials undergo self-assembly in thin amorphous films after drying upon drop-casting deposition on different surfaces. The GL films, with thicknesses of less than a micron, were composed of clusters of nanoparticles each around 40 nm in size. The exploitation of the GL films for different options (e.g., bioelectronic, sensoristic, functional filler in composite) requires a deep characterization of the material in terms of their electric transport properties and their possible interaction with the surface on which they are deposited. In this work, a careful electrical characterization of GL films was performed at room temperature and the results were compared with those achieved on films of benchmark graphenic materials, namely graphene oxide (GO) materials, obtained by the exfoliation of graphite oxide, which differ both in morphology and in oxidation degree. The results indicate a non-linear current–voltage relationship for all the investigated films. The extrapolated dielectric constant (ε) values of the investigated GRMs (GL and GO materials) agree with the experimental and theoretically predicted values reported in the literature (ε~2–15). Because similar conductance values were obtained for the GL materials deposited on glass and silicon oxide substrates, no significant interactions of GL materials with the two different substrates were highlighted. These results are the starting point for boosting a feasible use of GL materials in a wide spectrum of applications, ranging from electronics to optics, sensors, membranes, functional coatings, and biodevices.

We report a direct and fast synthesis route to grow boron-carbon-nitrogen layers based on microwave-assisted plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) by using methylamine borane as a single source molecular precursor. This easy and inexpensive method allows controlled and reproducible growth of B-C-N layers onto thin Cu foils. Their morphological, structural, chemical, optical and transport properties have been thoroughly characterized by a number of different microscopies, transport and spectroscopic techniques. Though disorder and segregation into C-rich and h-BN-rich domains have been observed in ultrathin flat few layers, high doping levels have been reached, inducing strong modifications of the electronic, optical and transport properties of C-rich and h-BN-rich phases. This synthesis procedure can open new routes towards the achievement of homogeneous highly mixed ternary B-C-N phases

La nanotechnologie a pris un rôle clé dans le développement technologique actuel de façon extrêmement grande et interdisciplinaire. L'utilisation de nanofils dans la construction de structures/dispositifs plus complexe peut être entrevue en raison de sa polyvalence. Comprendre la fabrication de nanofils et être capable de les caractériser est extrêmement important pour ce développement. Des dispositifs à base de nanofils semi-conducteurs et ferromagnétiques ont été étudiés dans cette thèse, abordant les techniques de croissance et d'adressage pour des caractérisations électroniques et structurelles, et pour des développements à grande échelle pour des applications industrielles. Les nanofils de cobalt ont été électro déposés à différents pH permettant d’associer le pH de la solution à la caractérisation de la structure cristalline. Les nanofils de semiconducteurs ont été crus par CVD. L'adressage et l'alignement des nanofils ont été faits par diélectrophorèse couplé avec l’assemblage capillaire. Pour caractériser les nanofils, des techniques de lithographie optique et électronique ont été utilisés pour la fabrication des contacts. Une étude d'interface matériaux semiconducteurs/siliciure a été réalisée démontrant que les valeurs de barrière Schottky sont différentes entre des nanofils de silicium et des matériaux massifs. Dans le cas de nanofils InAs la barrière est imperceptible et il a été constaté que le fil de ZnO était de type p. Les applications ont démontrées différents dispositifs, tels que les transistors, les vannes de spin, capteurs de gaz, de l'humidité et de la lumière. Dans le cadre de vannes de spin, la caractérisation de l'interface semiconducteur/ferromagnétique a permis d’associer la valeur de la hauteur de barrière de Schottky à l'épaisseur de SiO2, qui agit comme une barrière à effet tunnel. Grâce aux mesures de transistors à effet de champ (FET) , nous avons pu identifier le type de porteurs de charge pour chaque matériau, extraire leur mobilité, la tension de seuil... Les capteurs ont été fabriqués à base de nanofils en Si, InAs, et ZnO, afin d'être utilisés comme capteurs de lumière, l'humidité et les gaz. Cette thèse propose une amélioration des technologiques actuelles d'adressage de nanostructures et l'utilisation des propriétés à l'échelle nanométrique pour des dispositifs plus efficaces et une large applicabilité, fournissant la base pour de futures études et les réalisations pratiques des nanosciences et des nanotechnologies.; A nanotecnologia vem tomando papel fundamental no desenvolvimento tecnológico atual de forma extremamente crescente e interdisciplinar. A utilização de nanofios na construção de estruturas/dispositivos mais complexos é possível devido a sua versatilidade. Entender a fabricação dos nanofios e ser capaz de caracterizá-los se torna extremamente importante para esse desenvolvimento. Dispositivos baseados em nanofios semicondutores e ferromagnéticos foram estudados nesta tese, abordando técnicas de crescimento e endereçamento, tanto para caracterizações eletrônicas e estruturais, quanto para aplicações em uso industrial de larga escala. Nanofios de cobalto foram eletrodepositados em diferentes pHs permitindo associar o pH da solução com a caracterização da estrutura cristalina. Nanofios semicondutores foram crescidos por CVD. O alinhamento e endereçamento dos nanofios foi feito através da técnica de dieletroforese acoplada à montagem capilar. Para a caracterização dos nanofios foram utilizadas técnicas de litografia óptica e eletrônica para a fabricação dos contatos. Um estudo da interface material semicondutor/silicidação foi realizado, verificando-se diferentes valores de barreira Schottky entre nanofios de silício e materiais massivos. No caso de nanofios de InAs um valor de barreira imperceptível foi encontrado e foi constatado que o fio de ZnO era do tipo p. Como aplicações foram fabricados diferentes dispositivos, como: transistores, válvulas de spin laterais, sensores de gás, humidade e luminosidade. Dentro do contexto de válvulas de spin foi estudada a caracterização da interface semicondutor/ferromagnético de forma a associar o valor da altura da barreira Schottky à espessura de SiO2, o qual age como barreira túnel. Através das medidas de transistor de efeito de campo (FET) a base de nanofios semicondures foi possível verificar o tipo de portadores de carga para cada material, extrair sua mobilidade, voltagem de threshold, entre outros. Os sensores fabricados foram feitos de nanofios de Si, InAs e ZnO, com o intuito de serem usados como sensores de luminosidade, humidade e gases. Foi verificada a sensibilidade do nanofio de ZnO para intensidade luminosa, nanofios de Si e InAs tanto à humidade quanto à detecção de gases poluentes, a exemplo, NO2. Esta tese é um avanço em relação ao cenário atual tecnológico de endereçamento de nanoestruturas e a utilização de propriedades da escala nano para dispositivos mais eficientes e de larga aplicabilidade, servindo de base para estudos futuros e implementações práticas em nanociência e nanotecnologia."

Nanotechnology is at the center of nowadays technologies in an increasing and very interdisciplinary manner. Sticking together the manufacturing and characterization of the nano-devices and their constituent nanostructures are keys for the development of the field. This thesis covered studies of ferromagnetic (Co) and semiconductors nanowires (Si, InAs and ZnO) based nanodevices. Nanowires growing and correct addressing techniques were studied for measurements and characterizations set ups and for large-scale industrial applications possibilities. The growing techniques were electrodeposition and CVD. Different pHs were used for the solutions in the case of the Co nanowires growing that were, than, connected by means of electronic lithography. The resulting measurements enabled us to associate the pH to the crystalline structure characterization. The nanowires addressing was made using the dieletrophoresis technique coupled to capillary assembly and also by contacting the isolated nanowire by means of electronic lithography. The contact made in the nanowire was favored by the silicidation technique. For this two different materials, Pt and Ni, compatible with the CMOS technology. A deep study of the interface semiconductor/silicidation was performed and the Schottky Barrier of Si nanowires was verified to be smaller than the barrier in the bulk form of Si. In the InAs nanowires case an imperceptible barrier was found. The ZnO nanowires were found to be of p-type. The following devices were manufactured: top/back-gate transistors, lateral spin valves (local and non-local valves) and multilayer-nanowires based spin valves (local valves). The semiconductor nanowires sensors (gas, humidity and luminosity) were also manufactured and tested. In the spin valves context the interface semiconductor/ferromagnetic material was studied in order to associate the Schottky Barrier height to the SiO2 width that acts as a tunnel barrier. From the semiconductors nanowires based field effect transistors (FETs) measurements it was possible to verify the charge carriers type for each different material, to extract its mobility, threshold voltage and others. The manufactured sensors were made of Si, InAs and ZnO nanowires and the main aim was to use them as gas, humidity and luminosity sensors. The ZnO nanowires have been seen to be light sensitive whereas the Si and InAs nanowires responded to the presence of humidity and of pollutant gases, e.g. the NO2.; La nanotechnologie a pris un rôle clé dans le développement technologique actuel de façon extrêmement grande et interdisciplinaire. L'utilisation de nanofils dans la construction de structures/dispositifs plus complexe peut être entrevue en raison de sa polyvalence. Comprendre la fabrication de nanofils et être capable de les caractériser est extrêmement important pour ce développement. Des dispositifs à base de nanofils semi-conducteurs et ferromagnétiques ont été étudiés dans cette thèse, abordant les techniques de croissance et d'adressage pour des caractérisations électroniques et structurelles, et pour des développements à grande échelle pour des applications industrielles. Les nanofils de cobalt ont été électro déposés à différents pH permettant d'associer le pH de la solution à la caractérisation de la structure cristalline. Les nanofils de semiconducteurs ont été crus par CVD. L'adressage et l'alignement des nanofils ont été faits par diélectrophorèse couplé avec l'assemblage capillaire. Pour caractériser les nanofils, des techniques de lithographie optique et électronique ont été utilisés pour la fabrication des contacts. Une étude d'interface matériaux semiconducteurs/siliciure a été réalisée démontrant que les valeurs de barrière Schottky sont différentes entre des nanofils de silicium et des matériaux massifs. Dans le cas de nanofils InAs la barrière est imperceptible et il a été constaté que le fil de ZnO était de type p. Les applications ont démontrées différents dispositifs, tels que les transistors, les vannes de spin, capteurs de gaz, de l'humidité et de la lumière. Dans le cadre de vannes de spin, la caractérisation de l'interface semiconducteur/ferromagnétique a permis d'associer la valeur de la hauteur de barrière de Schottky à l'épaisseur de SiO2, qui agit comme une barrière à effet tunnel. Grâce aux mesures de transistors à effet de champ (FET) , nous avons pu identifier le type de porteurs de charge pour chaque matériau, extraire leur mobilité, la tension de seuil... Les capteurs ont été fabriqués à base de nanofils en Si, InAs, et ZnO, afin d'être utilisés comme capteurs de lumière, l'humidité et les gaz. Cette thèse propose une amélioration des technologiques actuelles d'adressage de nanostructures et l'utilisation des propriétés à l'échelle nanométrique pour des dispositifs plus efficaces et une large applicabilité, fournissant la base pour de futures études et les réalisations pratiques des nanosciences et des nanotechnologies.

La nanotechnologie a pris un rôle clé dans le développement technologique actuel de façon extrêmement grande et interdisciplinaire. L'utilisation de nanofils dans la construction de structures/dispositifs plus complexe peut être entrevue en raison de sa polyvalence. Comprendre la fabrication de nanofils et être capable de les caractériser est extrêmement important pour ce développement. Des dispositifs à base de nanofils semi-conducteurs et ferromagnétiques ont été étudiés dans cette thèse, abordant les techniques de croissance et d'adressage pour des caractérisations électroniques et structurelles, et pour des développements à grande échelle pour des applications industrielles. Les nanofils de cobalt ont été électro déposés à différents pH permettant d’associer le pH de la solution à la caractérisation de la structure cristalline. Les nanofils de semiconducteurs ont été crus par CVD. L'adressage et l'alignement des nanofils ont été faits par diélectrophorèse couplé avec l’assemblage capillaire. Pour caractériser les nanofils, des techniques de lithographie optique et électronique ont été utilisés pour la fabrication des contacts. Une étude d'interface matériaux semiconducteurs/siliciure a été réalisée démontrant que les valeurs de barrière Schottky sont différentes entre des nanofils de silicium et des matériaux massifs. Dans le cas de nanofils InAs la barrière est imperceptible et il a été constaté que le fil de ZnO était de type p. Les applications ont démontrées différents dispositifs, tels que les transistors, les vannes de spin, capteurs de gaz, de l'humidité et de la lumière. Dans le cadre de vannes de spin, la caractérisation de l'interface semiconducteur/ferromagnétique a permis d’associer la valeur de la hauteur de barrière de Schottky à l'épaisseur de SiO2, qui agit comme une barrière à effet tunnel. Grâce aux mesures de transistors à effet de champ (FET) , nous avons pu identifier le type de porteurs de charge pour chaque matériau, extraire leur mobilité, la tension de seuil... Les capteurs ont été fabriqués à base de nanofils en Si, InAs, et ZnO, afin d'être utilisés comme capteurs de lumière, l'humidité et les gaz. Cette thèse propose une amélioration des technologiques actuelles d'adressage de nanostructures et l'utilisation des propriétés à l'échelle nanométrique pour des dispositifs plus efficaces et une large applicabilité, fournissant la base pour de futures études et les réalisations pratiques des nanosciences et des nanotechnologies.; A nanotecnologia vem tomando papel fundamental no desenvolvimento tecnológico atual de forma extremamente crescente e interdisciplinar. A utilização de nanofios na construção de estruturas/dispositivos mais complexos é possível devido a sua versatilidade. Entender a fabricação dos nanofios e ser capaz de caracterizá-los se torna extremamente importante para esse desenvolvimento. Dispositivos baseados em nanofios semicondutores e ferromagnéticos foram estudados nesta tese, abordando técnicas de crescimento e endereçamento, tanto para caracterizações eletrônicas e estruturais, quanto para aplicações em uso industrial de larga escala. Nanofios de cobalto foram eletrodepositados em diferentes pHs permitindo associar o pH da solução com a caracterização da estrutura cristalina. Nanofios semicondutores foram crescidos por CVD. O alinhamento e endereçamento dos nanofios foi feito através da técnica de dieletroforese acoplada à montagem capilar. Para a caracterização dos nanofios foram utilizadas técnicas de litografia óptica e eletrônica para a fabricação dos contatos. Um estudo da interface material semicondutor/silicidação foi realizado, verificando-se diferentes valores de barreira Schottky entre nanofios de silício e materiais massivos. No caso de nanofios de InAs um valor de barreira imperceptível foi encontrado e foi constatado que o fio de ZnO era do tipo p. Como aplicações foram fabricados diferentes dispositivos, como: transistores, válvulas de spin laterais, sensores de gás, humidade e luminosidade. Dentro do contexto de válvulas de spin foi estudada a caracterização da interface semicondutor/ferromagnético de forma a associar o valor da altura da barreira Schottky à espessura de SiO2, o qual age como barreira túnel. Através das medidas de transistor de efeito de campo (FET) a base de nanofios semicondures foi possível verificar o tipo de portadores de carga para cada material, extrair sua mobilidade, voltagem de threshold, entre outros. Os sensores fabricados foram feitos de nanofios de Si, InAs e ZnO, com o intuito de serem usados como sensores de luminosidade, humidade e gases. Foi verificada a sensibilidade do nanofio de ZnO para intensidade luminosa, nanofios de Si e InAs tanto à humidade quanto à detecção de gases poluentes, a exemplo, NO2. Esta tese é um avanço em relação ao cenário atual tecnológico de endereçamento de nanoestruturas e a utilização de propriedades da escala nano para dispositivos mais eficientes e de larga aplicabilidade, servindo de base para estudos futuros e implementações práticas em nanociência e nanotecnologia."

We use the all-diamond tip of an atomic force microscope for the direct engraving of high quality quantum point contacts in GaAs/AlGaAs-heterostructures. The processing time is shortened by two orders of magnitude compared to standard silicon tips. Together with a reduction of the line width to below 90 nm the depletion length of insulating lines is reduced by a factor of two with the diamond probes. The such fabricated defect free ballistic constrictions show well resolved conductance plateaus and the 0.7 anomaly in electronic transport measurements., Comment: 3 pages, 3 figures