Le graphène est un cristal bidimensionnel composé d’atomes de carbone arrangés sur un réseau en nids d’abeille. Ce matériau présente des propriétés électroniques intéressantes tant au niveau fondamental qu’en vue d’applications avec notamment une structure de bande exotique en « cône de Dirac » et de grandes mobilités de porteurs. Sa fabrication par graphitisation du SiC est particulièrement adaptée aux applications électroniques. Nous avons étudié ce système par microscopie à effet tunnel (STM) et simulations numériques ab initio avec comme objectif la caractérisation au niveau atomique de l’interface graphène - SiC(000-1) (face carbone) et l’étude de l’impact du substrat sur la structure électronique du graphène.

Du point de vue expérimental, les résultats sont obtenus sur des échantillons faiblement graphitisés fabriqués in situ sous ultra-vide. Ils présentent deux types d’interfaces, les reconstructions natives de la surface du SiC(000-1) appelées (2x2)_C et (3x3), sur lesquelles reposent les ilots monoplan de graphène avec un fort désordre rotationnel donnant lieu à des figures de moiré sur les images STM. Je montrerai par imagerie STM et spectroscopie tunnel que l’interaction graphène/(3x3) est très faible. Je présenterai ensuite le cas d’interaction plus forte graphène/(2x2) successivement du point de vue des états du graphène et des états de la reconstruction, dans l’espace direct et réciproque, de façon expérimentale et théorique. Enfin, je considèrerai l’effet de défauts observés par STM à l’interface des ilots sur (2x2), modélisés par des adatomes d’hydrogène, sur le dopage et la structure de bande électronique du graphène.