Le futur Système International d'unités, fondé sur des constantes fondamentales, va permettre de profiter pleinement des étalons quantiques de résistance, de courant et de tension qui sont reliés à la constante de planck et à la charge élémentaire. Dans cette thèse, nous avons développé et étudié un étalon de résistance fondé sur l'effet Hall quantique (EHQ) dans du graphène obtenu par dépôt chimique en phase vapeur (propane/hydrogène) sur substrat de carbure de silicium. Nous avons réussi à montrer, pour la première fois, qu'un étalon de résistance en graphène pouvait fonctionner à des conditions expérimentales plus pratiques que son homologue en GaAs/AlGaAs, c'est-à-dire à des températures plus élevées (T⋍10 K), des champs magnétiques plus faibles (B ⋍ 3,5 T) et des courants de mesures plus importants (I⋍500 μA). Dans une optique de compréhension et d'amélioration, nous avons analysé la reproductibilité du processus de fabrication de barres de Hall, testé une méthode de modification de la densité électronique et étudié les mécanismes de dissipation en régime d'EHQ.Dans une seconde partie, nous avons démontré qu'il était possible de réaliser une source de courant quantique programmable et versatile, directement reliée à la charge élémentaire, en combinant les deux étalons quantiques de tension et de résistance dans un circuit quantique intégrant un comparateur cryogénique de courant. Des courants ont ainsi pu être générés dans une gamme allant de 1 μA jusqu'à 5 mA avec une incertitude relative jamais atteinte de 10⁻⁸. Nous avons également prouvé que cet étalon de courant, réalisant la nouvelle définition de l'ampère, pouvait être utilisé pour étalonner un ampèremètre. / The future International System of Units, based on fundamental constants, will allow to take full advantage of the quantum standards of resistance, current and voltage that are linked to the planck constant and the elementary charge only.In this thesis, we have developed and studied a resistance standard based on the quantum Hall effect in graphene obtained by chemical vapor deposition (propane/hydrogen) on silicon carbide substrate. For the first time we were able to show that a graphene resistance standard could operate at more practical experimental conditions than its counterpart in GaAs/AlGaAs, ie at higher temperatures (T⋍10 K), weaker magnetics fields (B ⋍ 3,5 T) and larger measurement currents (I⋍500 μA). From an understanding and improvement perspective, we have analyzed the fabrication process of the Hall bar and its reproducibility, tested a method to modify the electronic density, and investigated the quantum Hall effect dissipation mechanisms.In a second part, we have demonstrated that it was possible torealize a programmable and versatile quantum current source from the elementary charge, by combining the two quantum standards of voltage and resistance in a quantum circuit integrating a cryogenic current comparator. Currents were generated in the range from 1 μA to 5 mA, with a relative uncertainty never achieved before of 10⁻⁸. We have also showed that this current standard, realizing the new definition of the ampere, could be used to calibrate an ammeter.

La miniaturisation continue des composants électroniques rend indispensable la connaissance des mécanismes de transport à l’échelle nanométrique. Alors que les processus simples de conduction dans les matériaux homogènes sont bien assimilés, la compréhension du transport à l’échelle nanométrique dans les systèmes hétérogènes reste à améliorer. Par exemple, le couplage entre courant, résistance et flux de chaleur dans des nanostructures doit être clarifié. Dans ce contexte, le sujet de thèse est centré autour du développement et de l’application de méthodes de calcul avancées pour la prédiction des propriétés de transport électronique et thermique à l’échelle nanométrique. Dans une première partie, nous avons paramétré un modèle de potentiel inter-atomique classique adapté à la description de systèmes multicomposants, afin de modéliser les propriétés structurelles, vibratoires et de transport de chaleur de la silice, ainsi que du silicium. Pour ce faire, une approche d’optimisation automatisée et reproductible a été mise en place. En guise d’exemple, nous avons calculé la dépendance en température de la résistance de Kapitza pour le système silice amorphe - silicium cristallin, ce qui a permis de souligner l’importance d’une description structurelle précise de l’interface. Dans une seconde partie, nous avons étudié la décomposition modale de la conductivité thermique du graphène supporté par un substrat de silice amorphe. Plus précisément, l’influence de l’état de surface (hydroxilation, etc) sur le transport thermique a été quantifiée. Le rôle déterminant des excitations collectives de phonons a été mis au jour. Finalement, dans une dernière partie, les propriétés de transport électronique du graphène supporté par une bi-couche de silice, système récemment observé expérimentalement, ont été étudiées. L’influence d’ondulations dans la couche de graphène ou dans le substrat, souvent présentes dans les échantillons réels et dont l’amplitude et la longueur d’onde peuvent être contrôlées, a été dégagée. Nous avons également modélisé le champ électrique généré par une grille, et déterminé son incidence sur le transport électronique. / The perpetual shrinking of microelectronic devices makes it crucial to have a proper understanding of transport mechanisms at the nanoscale. While simple effects are now well understood in homogeneous materials, the understanding of nanoscale transport in heterosystems needs to be improved. For instance, the relationship between current, resistance, and heat flux in nanostructures remains to be clarified. In this context, the subject of the thesis is centered around the development and application of advanced numerical methods used to predict electronic and thermal conductivities of nanomaterials. This manuscript is divided into three parts. We begin with the parameterization of a classical interatomic potential, suitable for the description of multicomponent systems, in order to model the structural, vibrational, and thermal transport properties of both silica and silicon. A well-defined, reproducible, and automated optimization procedure is derived. As an example, we evaluate the temperature dependence of the Kapitza resistance between amorphous silica and crystalline silicon, and highlight the importance of an accurate description of the structure of the interface. Then, we have studied thermal transport in graphene supported on amorphous silica, by evaluating the mode-wise decomposition of thermal conductivity. The influence of hydroxylation on heat transport, as well as the significant role played by collective excitations of phonons, have come to light. Finally, electronic transport properties of graphene supported on quasi-two-dimensional silica, a system recently observed experimentally, have been investigated. The influence on transport properties of ripples in the graphene sheet or in the substrate, which often occur in samples and whose amplitude and wavelength can be controlled, has been evaluated. We have also modeled electrostatic gating, and its impact on electronic transport.

La modification des propriétés du graphène, notamment l’ouverture d’une bande interdite par la nanostructuration, est un véritable enjeu pour la physique et pour les applications du graphène. La nanostructuration peut se faire suivant l’approche « top-down » ou « bottom-up ». Au cours de cette thèse nous nous sommes intéressés à la seconde approche. L’approche « bottom-up » permet de contrôler à l’atome près la structure des matériaux. L’objectif de cette thèse est de fabriquer par synthèse chimique des boites quantiques de graphène et des motifs graphéniques contenant un réseau périodique de trous (nanomesh) et d’en étudier les propriétés physiques. Dans une première partie, une « famille » de nanoparticules de graphène a été préparée par synthèse organique via des réactions de Diels-Alder et de Scholl et les propriétés optiques ont été étudiées sur des solutions et à l’échelle de la molécule unique. Dans une deuxième partie, un nouveau type de structures graphéniques intermédiaires entre les boites quantiques et les nanorubans, des nano-bâtonnets de graphène (nanorods) ont été synthétisés. Enfin, plusieurs précurseurs ont été synthétisés pour la réalisation de nanomeshs de graphène. Ces précurseurs permettront d’obtenir, en utilisant le dépôt chimique en phase vapeur dans la chambre d’un microscope à effet tunnel, des nanomesh de graphène présentant des structures différentes. / The manipulation of the electronic properties of graphene, and in particular the bandgap opening by nano-patterning, is a crucial issue for both physics and applications. The nanostructuration can be done either through the top-down approach or the bottom-up approach. This bottom-up approach allows controlling at the atomic level the structure of the materials. The aim of this thesis is to prepare graphene quantum dots and graphene nanomeshes (regular arrays of holes in a graphene sheet) by chemical synthesis, and to study their physical properties. In the first part, a “family” of graphene quantum dots was prepared with organic chemistry via Diels-Alder and Scholl reactions and the optical properties were studied both in solution and at the single molecule scale. In the second part, a new type of graphenic structures intermediate between quantum dots and nanoribbons were synthesized and we named them “graphene nanorods”. These objects are one dimensional but have a controlled length compared to nanoribbons prepared via polymerization. Finally, various precursors were synthesized to create graphene nanomeshes. These precursors will allow the formation, using chemical vapor deposition in a scanning tunneling microscope chamber, of nanomeshes exhibiting different structures and morphology.

La synthèse de graphène par approche « bottom-up » fait l’objet de nombreux travaux de recherche ayant pour but de contrôler les propriétés électroniques et optiques de ce matériau par la fabrication de nanostructures avec une précision atomique. D’autre part, le contrôle de dopant dans le graphène permettant d’en moduler les propriétés suscite un grand intérêt et dans ce contexte l’utilisation de porphyrines avec un taux d’azote contrôlé est attrayante. Par leurs ressemblances structurelles, les porphyrines π-étendues peuvent être considérées comme des nanoparticules de graphène dopées à l’azote (GQDs) présentant de fortes propriétés infrarouge tandis que les briques de construction à base de porphyrines peuvent être utilisées pour la synthèse sur surface de deux type de nanoarchitectures de graphene appélées nanorubans (GNRs) et nanomèches (GNMs). Cette thèse a pour objectif de développer la synthèse de porphyrines à base d’anthracenes et de les utiliser comme précurseurs pour la fabrication de nanostructures. La première partie de cette thèse est dédiée à la synthèse organique de différentes anthracenylporphyrines et à l’étude de leurs assemblages sur surface dans la chambre d’un microscope à effet tunnel. La seconde partie est dédiée à l’étude de formation de porphyrines π-étendues via une méthode pyrolyse flash pouvant activer thermiquement des réactions de couplage par déhydrogenation entre des hydrocarbures aromatiques polyycliques (PAHs) et des porphyrines. La dernière partie est dédiée à la modification post synthétique d’une tetrabromoanthracenylporphyrine par addition de PAHs via la réaction de couplage de Suzuki-Miyaura et à la caractérisation des propriétés optiques de ces porphyrines nouvellement formées. / The synthesis of graphene via bottom-up approach is a hot topic of research that aims to control the electronic and optical properties of this material by the fabrication of atomically precised nanostructures. Moreover, the control of dopant in graphene is of great interest to modulate the properties of the material. In this context, the contribution of porphyrins with a controlled content of nitrogen is attractive in this context. Because of structural similarities with graphene quantum dots (GQDs), π-extented porphyrins can be regarded as nitrogen-doped GQD with promising NIR properties. Porphyrins are convenient building blocks for the synthesis on surface of nanoarchitectures of graphene called nitrogen-doped Graphene Nanoribbons (GNRs) and Graphene NanoMeshes (GNMs). This thesis aims to develop the synthesis of symmetrical and robust porphyrins with anthracenes and to use them as precursors for the fabrication of nanostructures. The first part of this thesis is dedicated to the organic synthesis of variety of anthracenylporphyrins and the study of their assemblies on surface in a chamber of a Scanning Tunneling Microscope. The second part is dedicated to the study of formation of π-extended porphyrins via a method of flash pyrolysis able to thermally activate dehydrogenative coupling reactions between Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and porphyrins. The last part is dedicated to the post synthetic modification of a tetrabromoanthracenylporphyrin with additional PAHs via Suzuki-Miyaura coupling and the characterization of the optical properties of the resulting porphyrins.

Les progrès récents dans les nanomatériaux présentent un fort potentiel pour la réalisation de capteurs de gaz avec de nombreux avantages tels que : la grande sensibilité de détection de molécule unique, le faible coût et la faible consommation d'énergie. Le graphène, isolé en 2004, est l'un des meilleurs candidats prometteurs pour le développement de futurs nanocapteurs en raison de sa structure à deux dimensions, sa conductivité élevée et sa grande surface spécifique. Chaque atome de la monocouche de graphène peut être considéré comme un atome de surface, capable d'interagir même avec une seule molécule de l'espèce gazeuse ou de vapeur cible, ce qui conduit finalement à un capteur ultrasensible.Dans cette thèse, des composants à base de graphène ont été fabriqués et caractérisés. Les films de graphène ont été synthétisés par dépôt chimique à phase vapeur (CVD) sur des substrats de verre. La spectroscopie Raman a été utilisée pour analyser la qualité et le nombre de couches de graphène. La microscope à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été également réalisées pour analyser la qualité du graphène. Après la caractérisation de couches de graphène, des dispositifs résistifs à base de graphène ont été fabriquées : quatre électrodes identiques ont été évaporées thermiquement et directement sur le film de graphène comme des électrodes métalliques. La caractérisation électrique a été réalisée à l'aide de Keithley-4200.La réponse de dispositif Intrinsèque a été étudiée sous différents conditions (pression, humidité, exposition à la lumière). Le dispositif a été fonctionnalisé de manière non covalente avec le complexe organométallique (Ru (II) trisbipyridine) et son effet sous exposition à la lumière a été étudié. La réponse de dispositif était reproductible même après de nombreux cycles en présence et en absence de la lumière. Les approches théoriques et expérimentales ainsi que les résultats obtenus au cours de cette thèse ouvrent un moyen de comprendre et de fabriquer des futurs dispositifs de détection de gaz à base du graphène fonctionnalisé de manière non covalente / Recent advances in nanomaterials provided a strong potential to create a gas sensor with many advantages such as high sensitivity of single molecule detection, low cost, and low power consumption. Graphene, isolated in 2004, is one of the best promising candidate for the future development of nanosensors applications because of its atom-thick, two-dimensional structures, high conductivity, and large specific surface areas. Every atom of a monolayer graphene can be considered as a surface atom, capable of interacting even with a single molecule of the target gas or vapor species, which eventually results in the ultrasensitive sensor response.In this thesis work, graphene films were synthesized by Chemical Vapor Deposition (CVD) on the glass substrate. Raman spectroscopy was used to analyze the quality and number of layers of graphene. Atomic Force Microscope (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) were also performed to analyze the quality of graphene. After the characterization of graphene films, graphene based resistive devices (four identical electrodes are thermally evaporated directly onto the graphene film as metal electrodes) were fabricated. The electrical characterization has been carried out using Keithley-4200.Intrinsic device response was studied with different external condition changes (pressure, humidity, light illumination). The device was non-covalently functionalized with organometallic complex (Ru(II) trisbipyridine) and the its light exposure response was studied. The observed device response was reproducible and similar after many cycles of on and off operations. The theoretical and experimental approaches and the results obtained during the thesis are opening up a way to understand and fabricate future gas sensing devices based on the non-covalentely functionalized graphene.

Depuis sa découverte en 2004, le graphène n’a cessé de capter l’intérêt de la communauté scientifique grâce à ses innombrables propriétés et à la diversité de ses applications potentielles. Néanmoins, son implémentation à l’échelle industrielle exige encore beaucoup de contraintes et notamment concernant la stabilité de ses performances.L’objectif de cette thèse est de développer un procédé de fabrication de dispositifs intégrant une couche de graphène faiblement dopée et présentant des caractéristiques électriques stables. Le graphène, étant un matériau extrêmement sensible à l’environnement, il s’est avéré primordial de le protéger afin d’avoir un bon contrôle sur ses propriétés. Pour ce faire, plusieurs approches technologiques ont été abordées et analysées à l’aide d’une étude statistique des caractéristiques de plus de 500 transistors. Le procédé optimal intègre une couche de « protection » du graphène réalisée après son transfert et la passivation des dispositifs fabriqués avec une couche d’oxyde. Grâce à cette méthode, 75% des transistors fabriqués sont fonctionnels, présentent une faible hystérèse et sont stables dans le temps, ce qui constitue des critères indispensables pour l’intégration du graphène dans des composants discrets en particulier pour l’optoélectronique.Par la suite, le procédé technologique développé a été adapté à la fabrication de lignes coplanaires à base de graphène pour la photodétection hyperfréquence. Des valeurs de photo-courant, proches de celles de la littérature (0.15 mA/W), ont été mesurées avec un laser 1.55 µm modulé à des fréquences allant jusqu’à 40 GHz. Cette technologie est maintenant évaluée pour la fabrication de mixeurs optoélectroniques haute fréquence. / Since its discovery in 2004, graphene has attracted the attention of the scientific community due to its unique properties as well as the diversity of its potential applications. Nevertheless, its implementation at industrial scale still requires many challenges including its performance stability.The objective of my PhD is to develop a technological process for the fabrication of devices integrating low-doped graphene and exhibiting stable electrical characteristics. As graphene is extremely sensitive to the environment, it is crucial to protect its surface to accurately control its properties. To do this, several technological approaches have been analyzed using the statistical characteristics of more than 500 transistors. The optimal process integrates a “protection” layer after graphene transfer and the passivation of the fabricated devices with an oxide layer. 75% of the passivated transistors were functional, with low hysteresis and time-stable performances. These criteria are essential for the integration of graphene in discrete components, in particular for optoelectronic devices.Subsequently, the technological process developed was adapted for the fabrication of graphene based coplanar waveguides for high frequency photodetection. We report on a measured photocurrent of 0.15 mA/W with a 1.55 µm laser modulated up to 40 GHz. This technology is currently studied for the fabrication of high frequency optoelectronic mixers

Cette thèse démontre le potentiel dont dispose l’exfoliation en phase liquide du graphite dans le but d’obtenir des feuillets de graphène dispersés dans un solvant organique. Ainsi le mécanisme d’exfoliation a été étudié en profondeur, en particulier, l’influence de plusieurs paramètres (température, puissance et solvants). Le choix de ses paramètres se montre crucial dans le contrôle du procédé, et pour l’obtention des feuillets de graphène ayant une taille ciblée. Il est donc possible de fabriquer des nano-feuillets de quelques dizaines de nanomètre qui en plus possèdent des propriétés de photoluminescence.Dans le but de comprendre le mécanisme d’exfoliation en phase liquide assistée par des molécules, une nouvelle approche a été mise au point : l’approche supramoléculaire. Cette approche se base sur l’utilisation de surfactants d’un nouveau type. En effet, les molécules sélectionnées possèdent une longue chaine alkyle. Cette chaine s’adsorbe sur la surface du graphène et permet de stabiliser les feuillets lors de l’exfoliation. L’influence de la taille de la chaine alkyle de ces molécules lors de l’exfoliation a été vérifiée. De plus, ces molécules ont été équipées de différentes fonctions supramoléculaires afin qu’elles puissent former des dimères sur la surface du graphène. L’ajout de ces molécules augmente non seulement le rendement d’exfoliation mais aussi le nombre de mono-feuillets présents dans ces dispersions. Ces dispersions présentent des propriétés conductrices lorsqu’elles sont déposées sur des substrats. Une nouvelles méthode de déposition a été mise au point afin d’améliorer et d’augmenter la conductivité mais aussi le pourcentage de transparence. / This thesis demonstrates the potential of exfoliation of the graphite in the liquid phase in order to obtain graphene sheets dispersed in an organic solvent. Thus the exfoliation mechanism has been studied, in particular, the influence of several parameters (temperature, power and solvents). The choice of parameters is actually crucial for the control of the process, and to obtain graphene sheets having a targeted size. It is therefore possible to manufacture nanosheets of several tens of nanometers, which in addition exhibit photoluminescence properties.In order to understand the exfoliation mechanism in liquid phase assisted by molecules, a new approach has been developed: the supramolecular approach. This approach is based on using a new type of surfactant. Indeed, the selected molecules carry a long alkyl chain. This chain is adsorbed on the surface of graphene and can stabilize the sheets during exfoliation. The influence of the size of the alkyl chain of these molecules during exfoliation was verified. Furthermore, these molecules have been equipped with various supramolecular functions, which can form dimers on the surface of graphene. The addition of these molecules not only increases exfoliation performance but also the number of mono-layers present in these dispersions. These dispersions have conductive properties when deposited on substrates. A new deposition method was developed to enhance and increase conductivity but also the percentage of transparency.

Cette thèse est dédiée à l'étude d'une nouvelle méthode de formation de films ultra-minces de nanomatériaux carbonés sur surface. Basée sur le transfert d'un film d'eau stabilisé par des tensioactifs, elle permet notamment la réalisation et l'étude de films de nanotubes de carbone et d'oxyde de graphène (GO) aux propriétés remarquables. L'efficacité de l'approche développée est prouvée au travers de l'ajustement précis des caractéristiques des films. Pour l'assemblage d'objets bidimensionnels cette approche est particulièrement pertinente puisque la planéité des feuillets de GO est conservée quelle que soit leur taille. Les avantages de l'approche ne se limitent pas à la réalisation de monocouches à morphologie contrôlée mais s'étendent à la réalisation de films multicouches d'épaisseur ajustée et de très faible rugosité. De plus, cette approche est modulable et permet le transfert de films de nano-objets sur des surfaces de différentes mouillabilités et de grandes dimensions (transfert à l'échelle de wafers). L'intérêt du graphène oxydé en tant qu'analogue du graphene ne se justifie que par une désoxygénation (réduction) efficace du matériau idéalement complétée par une réparation de sa structure sp². Cette thèse aborde ces deux aspects. Les électrodes transparentes à base d'oxyde de graphène réduit (rGO) réalisées au cours de cette thèse sont parmi les plus performantes du domaine. Les résultats présentés incluent également un travail important sur les caractérisations électriques des feuillets individuels et des films de GO et de rGO. Ainsi, nous avons prouvé qu'il est possible de mesurer leur conductivité sans contact, par voie électrochimique (Scanning Electrochemical Microscopy). Même si les performances des électrodes en rGO n'atteignent pas celles des électrodes en graphène, les films réalisés peuvent d'ores et déjà être intégrés dans des dispositifs photovoltaïques. Nos travaux permettent de contribuer au domaine émergeant des cellules basées sur l'hétérojonction entre film de nano-objets carbonés et silicium. Dans le cadre de cette thèse nous montrons en particulier que les analyses par Time Resolved Microwave Conductivity sont complémentaires des mesures effectuées à l'échelle des cellules photovoltaïques, chacune permettant de caractériser, sous des angles différents, l'efficacité de séparation des charges photo-induites. Les travaux réalisés au cours de cette thèse contribuent aux problématiques dépendantes d'assemblage et d'intégration des nano-objets carbonés dans des dispositifs en ouvrant de nombreuses perspectives dans ces domaines en rapide évolution.

Depuis la découverte des propriétés physiques et électroniques du graphène, un très grand nombre de méthodes visant à produire et modifier chimiquement le graphène ont été développées afin d'étendre et améliorer ses capacités en vue de futures applications. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont portés sur une méthode exfoliation du graphite en phase liquide assistée d'une réaction de cycloaddition réversible. Cette approche repose sur la réaction de Diels-Alder entre le graphite et un diène masqué très réactif, et se révèle être très efficace dans des solvants organiques volatils qui ne permettent pas l'exfoliation directe du graphite. L'introduction de groupements fonctionnels sur le diène a permis de moduler les propriétés de surface de films de graphène, ainsi que de post-fonctionnaliser les feuillets de graphène afin d'apporter une plus-value au matériau. / Since the discovery of the exciting properties of graphene, many techniques to produce and chemically modify graphene have been developed in order to expand and improve its properties in view of future applications. The study presented in this thesis focus on a process for the chemically-assisted exfoliation of graphite based on a reversible cycloaddition reaction. It relies on the Diels-Alder reaction between graphite and highly reactive masked diene, and it is effective even in solvents that are otherwise ineffective for exfoliation of graphite. Furthermore, it is possible to introduce functional groups on the diene, thereby enabling the tuning of the surface properties of graphene, as well as the post-functionalization of graphene sheets.

Dans cette thèse, des films à base de graphène ont été étudiés comme alternatives viables dans la fabrication d'électrodes transparentes (TCE). Elle met l'accent sur des couches fines de graphène (FLG), sur l'oxyde de graphène réduit (RGO) et leurs hybrides avec des nanotubes de carbone (NTCs) pour être utilisé comme TCE dans les cellule solaires organiques (OSC). Les FLGs et RGO ont été préparés par des méthodes d'exfoliation mécanique ou en phase liquide assistée par micro-ondes. Ces nanomatériaux dilués dans un solvant liquide ont été déposé en couche mince par aérographe. Des caractérisations de transport de charge ont été obtenues grâce à la méthode des 4 pointes. Ces échantillons ont été caractérisés: leur transparence(UV-Visible), leur morphologie et leur topographique (MEB, MET, AFM) ainsi que le travail de sortie (UPS). Pour obtenir des informations sur la qualité structurelle des échantillons, nous avons utilisés les méthodes de spectroscopie XPS, Raman et la photoluminescence. / Graphene mate rials have been researched as viable alternatives of transparent conductors electrodes (TCEs) in this thesis. Current study focuses on few layer graphene (FLG), reduced graphene oxide (rGO) and their hybrids with carbon nanotubes (CNTs) for TCE applications inorganic solar cells (OSCs). FLGs and rGOs have been prepared by mechanical and microwave-assisted exfoliation methods. This films of these materials have been produced by hot-spray method. Results of charge transport characterizations by four-point probes, transparency (UV-Vis), measurements, along with morphological (SEM, TEM) and topgraphic (AFM) studies of films have been presented. UPS studies were performed to determine for a work-function. XPS,Raman and Photoluminescence studies have been employed to obtain the information about the structural quality of the samples.