Pour la première fois, des chercheurs ont observé l’électroluminescence dans un matériau apparenté aux métaux : le graphène. Cette découverte, publiée dans la revue Nature, révèle que le graphène, sous certaines conditions, peut émettre dans l’infrarouge au-delà de son incandescence naturelle. Ce phénomène est totalement inattendu pour un matériau sans bande interdite. Les dispositifs ont été conçus et fabriqués au LPENS et fonctionnent dans les conditions ambiantes. Les propriétés du rayonnement qu’ils émettent ont été explorées en détail à l’Institut Langevin avec des méthodes de mesure infrarouge extrêmement sensibles.
Cette étude montre également que l’électroluminescence s’accompagne d’un transfert d’énergie radiatif exceptionnellement efficace entre le graphène et son encapsulant, le nitrure de bore hexagonal (hBN). Ce transfert peut représenter jusqu’à 75% de la puissance électrique totale dissipée. Du fait de son caractère radiatif, les auteurs montrent enfin que ce transfert d’énergie majeur est très dépendant des propriétés cristallines du Nitrure de Bore, et qu’il est même possible de le supprimer.
Cette recherche est le fruit d’une collaboration entre plusieurs laboratoires français (LPENS, Institut Langevin, ONERA, Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces, INSA Lyon, Laboratoire Charles Fabry). Elle marque une étape importante dans la compréhension des sources radiatives et des échanges d’énergie associés. L’absence de bande interdite du graphène permet notamment d’envisager l’électroluminescence à des longueurs d’onde arbitraires dans le moyen infrarouge - un domaine dans lequel nous manquons cruellement de sources simples à l’heure actuelle.
(a) Vue schématique d’un dispositif de graphène encapsulé dans du nitrure de bore (hBN). (b) Image d’un dispositif et du rayonnement infrarouge qu’il émet. (c) Démonstration de l’effet de seuil de l’émission produite dans le moyen infrarouge en fonction de la tension drain-source Vds observé à différentes tensions de grille Vg appliquées sur le dispositif.
Reference :
Electroluminescence and energy transfer mediated by hyperbolic polaritons
Nature 639, 909–914 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41586-025-08627-6
Authors : L. Abou-Hamdan, A. Schmitt, R. Bretel, S. Rossetti, M. Tharrault, D. Mele, A. Pierret, M. Rosticher, T. Taniguchi, K. Watanabe, C. Maestre, C. Journet, B. Toury, V. Garnier, P. Steyer, J. H. Edgar, E. Janzen, J-M. Berroir, G. Fève, G. Ménard, B. Plaçais, C. Voisin, J-P. Hugonin, E. Bailly, B. Vest, J-J. Greffet, P. Bouchon, Y. De Wilde, E. Baudin
Illustration : Brève histoire du rôle du carbone dans les sources radiatives : de la suie des bougies à l’électroluminescence du graphène ( © Emmanuel Baudin )
Contacts : Emmanuel Baudin (
), Yannick De Wilde (
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