Brevet FR3155951A1 — publié le 20250530

L’invention concerne un procédé d’élaboration et de transfert d’un matériau bidimensionnel, comprenant les étapes suivantes : former sur un substrat de croissance (10) un empilement (20) comprenant une couche de matériau bidimensionnel (21), une couche de rigidification (22) et un couche sacrificielle (23) en matériau polymère, l’étape de formation de l’empilement (20) comprenant les sous-étapes suivantes : faire croître la couche de matériau bidimensionnel (21) sur le substrat de croissance (10) ; déposer la couche de rigidification (22) sur la couche de matériau bidimensionnel (21) ; et former la couche sacrificielle (23) sur la couche de rigidification (22) ; séparer le substrat de croissance (10) et l’empilement (20) en les immergeant dans un liquide (30) ; transférer (S3) l’empilement (20) sur un substrat cible (40), la couche de matériau bidimensionnel (21) étant disposée entre la couche de rigidification (22) et le substrat cible (40) ; retirer la couche sacrificielle (23) ; et retirer la couche de rigidification (22). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1E PROCÉDÉ D’ÉLABORATION ET DE TRANSFERT D’UN MATÉRIAU BIDIMENSIONNEL DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des matériaux bidimensionnels. L’invention concerne plus particulièrement un procédé d’élaboration et de transfert d’un matériau bidimensionnel. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Les matériaux bidimensionnels (2D), comme le graphène et les dichalcogénures de métaux de transition (MoS 2 , MoSe 2 , MoTe 2 , WS 2 , WSe 2 …), se présentent sous la forme d’une monocouche (atomique ou moléculaire) ou d’un empilement de monocouches liées entre elles par des forces de van der Waals. Ces matériaux présentent d’excellentes propriétés mécaniques, électriques, optiques et thermiques, qui en font des matériaux de choix pour de nombreuses applications, dans des domaines aussi variés que les technologies de l’information, les technologies de la communication, la santé, l’énergie et le transport. Les matériaux 2D sont jugés prometteurs également dans le domaine de la micro/nanoélectronique, dans la mesure où ils permettent d'obtenir des couches cristallines de très faible épaisseur, typiquement inférieure au nanomètre. Il est ainsi envisagé la réalisation de composants électroniques (comme des transistors ou des photodétecteurs) de dimensions nanométriques sur des substrats de diverses natures, en utilisant le matériau bidimensionnel comme un matériau semi-conducteur. La croissance d’un matériau 2D est généralement réalisée à une température très élevée (800 °C – 1200 °C), qui est souvent incompatible avec le substrat sur lequel on souhaite intégrer ce matériau bidimensionnel, appelé substrat cible ou substrat final. En effet, ce substrat cible peut déjà supporter des composants (ou parties de composant) qui seraient dégradés lors de la synthèse du matériau 2D. Pour pallier ce problème, on dissocie les étapes de croissance et d’intégration. On fait croître le matériau 2D sur un substrat de croissance adapté puis on transfère le matériau 2D depuis son substrat de croissance vers le substrat d’intérêt. La principale difficulté réside dans la conservation des propriétés intrinsèques du matériau 2D après transfert. Les procédés de transfert connus peuvent être répartis en deux catégories, celle faisant intervenir une délamination du matériau 2D au moyen d’un liquide, appelée voie humide, et celle où la délamination est mécanique, appelée voie sèche. Dans un procédé de transfert par voie humide, un polymère est déposé à la surface du matériau 2D, lui-même disposé sur son substrat de croissance, puis ce substrat de croissance est plongé dans un liquide (qui peut être de l’eau, une solution acide ou une solution basique). Le matériau 2D se détache alors du substrat de croissance et vient flotter à la surface du liquide. Il faut alors récupérer le matériau 2D avec le substrat cible, puis retirer le polymère. Le document [« Large-Area Transfer of 2D TMDCs Assisted by a Water-Soluble Layer for Potential Device Applications », Madan Sharma et al., ACS Omega 2022, 7, 11731–11741] décrit un exemple de procédé de transfert par voie humide. Les procédés de transfert par voie humide sont simples à mettre en œuvre et adaptés au transfert de couches de matériau 2D dont la superficie est de quelques cm 2 . En revanche, ils ne sont pas adaptés aux couches de plus grandes superficies et à l’environnement salle-blanche de l’industrie microélectrique. En outre, ils peuvent laisser des résidus de polymère sur le matériau 2D et générer des défauts de type plis ou trous. Un procédé de transfert par voie sèche comprend généralement le dépôt d’une fine couche de métal contraint sur le matériau 2D, puis le dépôt d’une épaisse couche de polymère jouant le rôle de poignée. En exerçant une force sur la poignée en polymère, le matériau 2D peut être entièrement séparé du substrat de croissance (étape dite de délaminage ou d’exfoliation). L’empilement matériau 2D/métal/polymère est ensuite reporté sur le substrat cible. Enfin, la couche de métal et la poignée en polymère sont retirées successivement, en plongeant l’empilement dans un solvant puis dans une solution de gravure. Les documents [« Layer-engineered atomic-scale spalling of 2D van der Waals crystals », Ji-Yun Moon et al., Matter, 5, 3935-3946, 2022] et [« Controlled crack propagation for atomic precision handling of wafer-scale two-dimensional materials », Jaewoo Shim et al., Science 362, 665-670, 2018] décrivent deux exemples de procédé de transfert par voie sèche. Les procédés de transfert par voie sèche sont adaptés aux grandes superficies et à l’environnement salle-blanche. Ils permettent en outre de contrôler le nombre de monocouches transférées (en jouant sur le niveau de contrainte du métal). En revanche, ils peuvent générer des défauts comme des fissures. Il existe donc un besoin d’un procédé d’élaboration et de transfert d’un matériau bidimensionnel qui n’engendre pas de résidus ou défauts au niveau du matériau bidimensionnel. Selon l’invention, on tend à satisfaire ce besoin en prévoyant un procédé d’élaboration et de transfert d’un matériau bidimensionnel (2D), comprenant les étapes suivantes : former sur un substrat de croissance un empilement comprenant une couche de matériau bidimensionnel, une couche de rigidification et un couche sacrificielle en matériau polymère, l’étape de formation de l’empilement comprenant les sous-étapes suivantes : faire croître la couche de matériau bidimensionnel sur le substrat de croissance ; déposer la couche de rigidification sur la couche de matériau bidimensionnel ; et former la couche sacrificielle sur la couche de rigidification ; séparer le substrat de croissance et l’empilement en les immergeant dans un liquide ; transférer l’empilement sur un substrat cible, la couche de matériau bidimensionnel étant disposée entre la couche de rigidification et le substrat cible ; retirer la couche sacrificielle ; et retirer la couche de rigidification. La séparation dans le liquide, conjuguée à la combinaison de la couche sacrificielle et de la couche de rigidification, permet un transfert de la couche de matériau 2D (sur le substrat cible) sans résidus de polymère et sans défauts de type plis ou fissures. La couche sacrificielle facilite la séparation de l’empilement et du substrat de croissance, tandis que la couche de rigidification permet un retrait total de la couche de polymère et empêche la couche de matériau 2D de former des plis lors de l’étape de séparation. Dans un premier mode de mise en œuvre du procédé, l’empilement est transféré sur le substrat cible en récupérant l’empilement dans le liquide avec le substrat cible. Dans un deuxième mode de mise en œuvre, l’étape de formation de l’empilement comprend en outre une sous-étape de dépôt d’une couche de manipulation sur la couche sacrificielle, le procédé comprenant en outre une étape de retrait de la couche de manipulation entre l’étape de transfert et l’étape de retrait de la couche sacrificielle. Selon un développement de ce deuxième mode de mise en œuvre, le procédé comprend en outre une étape de séchage de l’empilement entre l’étape de séparation et l’étape de transfert. Selon un autre développement compatible avec le précédent, la couche de manipulation est formée d’un film adhésif décollable par traitement thermique ou d’un film adhésif décollable par exposition à un rayonnement ultraviolet. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans les paragraphes précédents, le procédé d’élaboration et de transfert selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : la couche de rigidification est en un matériau présentant un module de Young supérieur à 50 GPa, de préférence supérieur à 70 GPa ; la couche de rigidification est en alumine (Al 2 O 3 ), en nitrure d’aluminium (AlN) ou en un métal, par exemple en or ou en nickel ; la couche de rigidification présente une épaisseur comprise entre 5 nm et 100 nm, de préférence entre 5 nm et 15 nm ; la couche sacrificielle est en polystyrène ou formée d’une résine ; le liquide est de l’eau déionisé ou une solution ionique ; et le matériau bidimensionnel est du graphène, du nitrure de bore à structure cristalline hexagonale (h-BN) ou un dichalcogénure de métal de transition. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : les figures 1A à 1G représentent schématiquement un premier mode de mise en œuvre d’un procédé d’élaboration et de transfert de matériau 2D selon l’invention ; et les figures 2A à 2I représentent schématiquement un deuxième mode de mise en œuvre du procédé d’élaboration et de transfert de matériau 2D selon l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 1A à 1G illustrent des étapes S1 à S5 d’un procédé d’élaboration et de transfert d’un matériau bidimensionnel selon un premier mode de mise en œuvre de l’invention. Un matériau bidimensionnel (2D) désigne un matériau composé d’un feuillet (aussi appelé monocouche) mono-atomique ou mono-moléculaire ou d’un empilement de N feuillets mono-atomiques ou mono-moléculaires identiques (N étant un entier naturel supérieur ou égal à 2). Par feuillets identiques, on entend des feuillets présentant des atomes ou molécules de même nature et ordonnés de la même façon. Le matériau 2D est dit « monocouche » lorsqu’il ne comprend qu’un seul feuillet et « multicouche » lorsqu’il comprend plusieurs feuillets. Au sein de chaque feuillet, les atomes (ou molécules) sont liés (liées) entre eux (elles) par des liaisons covalentes. Les différents feuillets d’un matériau 2D multicouche sont liés entre eux par des forces de van der Waals. On considère ici que le matériau possède des propriétés « 2D » lorsqu’il comprend moins de dix feuillets mono-atomiques ou mono-moléculaires (N Le procédé comprend tout d’abord une étape S1 de formation, sur un substrat de croissance 10, d’un empilement 20 comprenant une couche de matériau 2D 21, une couche de rigidification 22 et une couche sacrificielle 23 en matériau polymère. Cette première étape S1 est ici décomposée en plusieurs sous-étapes S11 à S13 représentées par les figures 1A à 1C. La sous-étape S11 de la FIG. 1 consiste à faire croître la couche de matériau 2D 21 à partir d’une surface 10s du substrat de croissance 10. Le matériau 2D peut être du graphène, du nitrure de bore à structure cristalline hexagonale (h-BN) ou un dichalcogénure de métal de transition, comme le disulfure de tungstène (WS 2 ), le disulfure de molybdène (MoS 2 ), le diséléniure de molybdène (MoSe 2 ) ou le diséléniure de tungstène (WSe 2 ). Le matériau 2D est lié à la surface 10s du substrat de croissance 10 par des forces de van der Waals. Le substrat de croissance 10 est une plaquette (« wafer ») servant de support à la croissance (ou l’élaboration) du matériau 2D. La surface 10s du substrat de croissance 10 correspond à l’une des faces principales de cette plaquette. Comme illustré par la FIG. 1 , le substrat de croissance 10 peut comprendre une couche de support 11 en un premier matériau et une couche superficielle 12 en un deuxième matériau distinct du premier matériau. A titre d’exemple, le premier matériau est du silicium (Si) et le deuxième matériau est du dioxyde de silicium (SiO 2 ). La couche superficielle 12 est disposée sur la couche de support 11 et on fait croître la couche de matériau 2D 21 sur la couche superficielle 12. La surface 10s du substrat de croissance 10 appartient alors à la couche superficielle 12. Alternativement, le substrat de croissance 10 est constitué d’un seul matériau, par exemple le saphir (Al 2 O 3 ). La technique de croissance employée pour faire croître le matériau 2D sur la surface 10s du substrat de croissance 10 peut être le dépôt de couches atomiques (ou ALD, pour « atomic layer deposition » en anglais), l’épitaxie en phase vapeur (ou VPE, pour « vapor phase epitaxy »), le dépôt chimique en phase vapeur à partir de précurseur métalorganiques (ou MOCVD, pour « metal organic chemical vapor deposition »), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (ou PECVD, pour « plasma enhanced chemical vapor deposition ») ou l’épitaxie par jets moléculaires (ou MBE, pour « Molecular Beam Epitaxy »). Elle dépend du matériau 2D à faire croître. Puis, lors de la sous-étape S12 de la FIG. 1 , la couche de rigidification 22 est déposée sur la couche de matériau 2D 21. La couche de rigidification 22 est avantageusement formée d’un matériau autre qu’un matériau polymère. La couche de rigidification 22 est de préférence en un matériau présentant un module de Young supérieur à 50 GPa, plus préférentiellement supérieur à 70 GPa. Elle peut notamment être en alumine (Al 2 O 3 ), en nitrure d’aluminium (AlN) ou en un métal, par exemple en or (Au) ou en nickel (Ni). La couche de rigidification 22 présente de préférence une épaisseur comprise entre 5 nm et 100 nm, avantageusement entre 5 nm et 15 nm dans le cas d’une couche de rigidification 22 en métal comme le nickel. Cette faible épaisseur limite la contrainte mécanique dans la couche de rigidification 22. La technique utilisée pour déposer la couche de rigidification 22 est de préférence choisie parmi les techniques d’évaporation (notamment l’évaporation sous vide), le dépôt de couches atomiques (ou ALD, pour « atomic layer deposition » en anglais), assisté ou non par un plasma (PEALD, pour « plasma-enhanced ALD »), l’ablation laser pulsé (ou PLD, pour « pulsed laser deposition ») et le dépôt par faisceau d’ions (ou IBD, pour « ion beam deposition »). La technique de dépôt est choisie de sorte à ne pas endommager le matériau 2D. La sous-étape S13 de la FIG. 1 consiste à former la couche sacrificielle 23 en matériau polymère sur la couche de rigidification 22. La formation de la couche sacrificielle 23 peut comprendre plusieurs opérations successives : la dissolution du matériau polymère dans un solvant pour obtenir une solution de polymère, le dépôt d’un film de la solution sur la couche de rigidification 22, par exemple par enduction centrifuge, et l’évaporation du solvant, par exemple par chauffage. Dans le cas d’un solvant très volatil comme le toluène, l’évaporation a lieu pendant la centrifugation. La couche sacrificielle 23 peut notamment être formée de polystyrène (PS). La couche sacrificielle 23 peut être également formée d’une résine comme celles utilisées pour les étapes de photolithographie dans l’industrie microélectronique. La formation de la couche sacrificielle 23 comprend alors une opération d’étalement de la résine, par exemple par enduction centrifuge. Elle peut également comprendre une étape de réticulation de la résine, par exemple par traitement thermique (typiquement de 100 °C à 150 °C). L’épaisseur de la couche sacrificielle 23 est par exemple comprise entre 400 nm et 1 µm. En référence à la FIG. 1 , le procédé comprend ensuite une étape S2 dite de délamination par voie humide, au cours de laquelle le substrat 10 et l’empilement 20 sont séparés en les immergeant dans un liquide 30. Le liquide 30 est de nature à rompre les liaisons entre le substrat de croissance 10 et la couche matériau 2D 21, notamment les liaisons de van der Waals. Ce liquide 30 peut être de l’eau déionisée ou une solution ionique. La délamination par voie humide est un processus doux qui génère peu de contraintes dans la couche de matériau 2D, contrairement à la délamination par voie sèche au moyen d’une couche poignée. Elle ne fracture pas la couche de matériau 2D 21. La couche de rigidification 22 apporte de la rigidité à la couche de matériau 2D 21 pour éviter qu’elle ne forme des plis lors de cette étape S2 de délamination par voie humide. A l’étape S3 de la FIG. 1 , l’empilement 20 est transféré sur un substrat cible 40, aussi appelé substrat d’intérêt ou substrat final, de façon à disposer la couche de matériau 2D 21 entre la couche de rigidification 22 et le substrat cible 40. De préférence, la couche de matériau 2D 21 est mise en contact avec une surface 40s du substrat cible 40. A l’instar du substrat de croissance 10, le substrat cible 40 peut comprendre une couche de support en un matériau (par exemple du silicium) et une couche superficielle composée d’un ou plusieurs autres matériaux et disposée sur la couche de support. Le substrat cible 40 se présente également sous la forme d’une plaquette. Il peut être destiné à la fabrication de circuits intégrés et comporter des composants électroniques ou des parties de composants électroniques (typiquement dans la couche de support), dans lesquels on souhaite intégrer une partie au moins de la couche de matériau 2D 21. La surface 40s du substrat cible 40 correspond à l’une des faces principales de cette plaquette. Dans ce premier mode de mise en œuvre, l’empilement 20 est transféré sur le substrat cible 40 en récupérant l’empilement 20 dans le liquide 30 avec le substrat cible 40. Le transfert est donc accompli par voie humide, en plongeant le substrat cible 40 dans le liquide 30. Après son élaboration sur le substrat de croissance 10 (cf. FIG. 1 ), la couche de matériau 2D 21 a donc été transférée depuis le substrat de croissance 10 vers le substrat cible 40. L’étape de transfert S3 peut être suivie d’une étape de séchage (non représentée par les figures), par exemple pendant 24h à l’air ambiant, pour renforcer l’adhésion de l’empilement 20 (et donc l’adhésion de la couche de matériau 2D 21) sur le substrat cible 40. La faible contrainte dans la couche de rigidification 22 réduit également le risque de décollement (ou soulèvement) de la couche de matériau 2D 21. On obtient à l’issue de l’étape de transfert S3 une structure temporaire comprenant successivement le substrat cible 40, la couche de matériau 2D 21, la couche de rigidification 22 et la couche sacrificielle 23 (cf. FIG. 1 ). Les étapes suivantes S4 et S5 du procédé sont relatives au « démontage » de cette structure temporaire pour ne conserver que la couche de matériau 2D 21 sur le substrat cible 40. L’étape S4 de la FIG. 1 consiste à retirer la couche sacrificielle 23, de préférence par voie humide, typiquement au moyen d’un solvant. Ce solvant peut être le même que celui utilisé pour former la couche sacrificielle 23. Les éventuels résidus de polymère laissés par un tel retrait sur la couche de rigidification 22 peuvent être éliminés au moyen d’une gravure plasma, par exemple au moyen d’un plasma d’oxygène (O 2 ) dans le cas d’une couche sacrificielle 23 en polystyrène. Ainsi, la couche sacrificielle 23 est retirée entièrement. Enfin, la couche de rigidification 22 est retirée, elle aussi entièrement, lors d’une étape S5 représentée par la FIG. 1 . Elle est de préférence retirée par gravure humide, par exemple au moyen une solution d'acide sulfurique dans le cas d’une couche de rigidification 22 en nickel. Le procédé des figures 1A-1G n’engendre aucune contamination du matériau 2D, ni n’occasionne de défauts tels que des plis ou des fissures dans la couche de matériau 2D 21. La couche sacrificielle 23 en matériau polymère, combinée à la couche de rigidification 22, facilite l’étape de séparation S2. La couche sacrificielle 23 est séparée de la couche de matériau 2D 21 par la couche de rigidification 22 et peut donc être retirée entièrement sans risque d’endommager la couche de matériau 2D 21. Le procédé est en outre simple à mettre en œuvre, compatible avec les environnements salle blanche de l’industrie microélectronique et permet le transfert de couche de matériau 2D de grande superficie. En particulier, il peut être mis en œuvre avec des plaquettes de 300 mm de diamètre. Les figures 2A à 2I illustrent un deuxième mode de mise en œuvre du procédé d’élaboration et de transfert, qui diffère du premier essentiellement en ce qu’une couche de manipulation 24 (aussi appelée couche poignée) est employée pour faciliter le transfert de l’empilement 20. La FIG. 2 , la FIG. 2 et la FIG. 2 représentent les sous-étapes S11, S12 et S13 de l’étape S1 de formation de l’empilement 20. Elles sont accomplies de la façon décrite précédemment en relation avec les figures 1A-1C. La couche de manipulation 24 est déposée sur la couche sacrificielle 23 lors d’une sous-étape S14 de l’étape S1 de formation de l’empilement 20. La sous-étape S14 de dépôt de la couche de manipulation 24 est représentée par la FIG. 2 et postérieure aux sous-étapes S11 à S13. Ainsi, dans ce deuxième mode de mise en œuvre, l’empilement 20 comprend en outre la couche de manipulation 24. La couche de manipulation 24 est de préférence formée d’un film adhésif décollable par traitement thermique (« thermal release tape » en anglais) ou d’un film adhésif décollable par exposition à un rayonnement ultraviolet (« ultraviolet release tape » en anglais). De manière plus générale, elle peut être formée par tout adhésif présentant une énergie d’adhésion après traitement plus faible que l’énergie de Van der Waals entre la couche matériau 2D 21 et le substrat de croissance 10. Après l’étape de délaminage par voie humide S2 (cf. FIG. 2 ), l’empilement 20 est positionné sur le substrat cible 40 (la couche de matériau 2D 21 entre la couche de rigidification 22 et le substrat cible 40) lors de l’étape de transfert S3 de la FIG. 2 . La couche de manipulation 24 permet d’extraire facilement du liquide 30 les autres couches de l’empilement 20 (qui sont bien plus fines) sans les endommager et évite de devoir tremper le substrat cible 40 dans le liquide 30 pour récupérer l’empilement 20. La couche de manipulation 24 autorise un transfert à sec de l’empilement 20. L’empilement 20 est donc avantageusement séché entre l’étape de séparation S2 et l’étape de transfert S3, par exemple à la soufflette. Un autre séchage, plus long, peut être accompli après le transfert de l’empilement 20 pour renforcer son adhésion avec le substrat cible 40, comme décrit précédemment. Dans ce deuxième mode de mise en œuvre du procédé, le démontage de la structure temporaire obtenue à l’issue du transfert (et comprenant en outre la couche de manipulation 24) comprend en outre une étape S3’ de retrait de la couche de manipulation 24. Cette étape S3’ de retrait de la couche de manipulation 24, illustrée par la FIG. 2 , est accomplie avant l’étape S4 de retrait de la couche sacrificielle 23. Par exemple, dans le cas d’une couche de manipulation 24 formée d’un film adhésif décollable par traitement thermique, la structure temporaire est chauffée, typiquement à une température comprise entre 100 °C et 130 °C. L’étape S4 de retrait de la couche sacrificielle 23 et l’étape S5 de retrait de la couche de rigidification 22, illustrées respectivement par la FIG. 2 et la FIG. 2 , sont ensuite accomplies de la façon décrite précédemment en relation avec les figures 1F et 1G. La couche sacrificielle 23 est d’autant plus avantageuse dans ce deuxième mode de mise en œuvre qu’elle empêche des résidus de la couche de manipulation 24 de se déposer sur la couche de matériau 2D 21. En effet, si la couche de manipulation 24 était directement déposée sur la couche de rigidification 22, des résidus d’adhésif se retrouveraient éparpillés dans la solution de gravure de la couche de rigidification 22 et se redéposeraient sur la couche de matériau 2D 21. Ici, les résidus d’adhésif sont éliminés lors du retrait de la couche sacrificielle 23. Le procédé d’élaboration et de transfert selon l’invention est applicable aussi bien à un matériau 2D monocouche qu’à un matériau 2D multicouche. Procédé d’élaboration et de transfert d’un matériau bidimensionnel, comprenant les étapes suivantes : former (S1) sur un substrat de croissance (10) un empilement (20) comprenant une couche de matériau bidimensionnel (21), une couche de rigidification (22) et un couche sacrificielle (23) en matériau polymère, l’étape de formation de l’empilement (20) comprenant les sous-étapes suivantes : faire croître (S11) la couche de matériau bidimensionnel (21) sur le substrat de croissance (10) ; déposer (S12) la couche de rigidification (22) sur la couche de matériau bidimensionnel (21) ; et former (S13) la couche sacrificielle (23) sur la couche de rigidification (22) ; séparer (S2) le substrat de croissance (10) et l’empilement (20) en les immergeant dans un liquide (30) ; transférer (S3) l’empilement (20) sur un substrat cible (40), la couche de matériau bidimensionnel (21) étant disposée entre la couche de rigidification (22) et le substrat cible (40) ; retirer (S4) la couche sacrificielle (23) ; et retirer (S5) la couche de rigidification (22). Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape (S1) de formation de l’empilement (20) comprend en outre une sous-étape (S14) de dépôt d’une couche de manipulation (24) sur la couche sacrificielle (23), le procédé comprenant en outre une étape (S3’) de retrait de la couche de manipulation (24) entre l’étape de transfert (S3) et l’étape de retrait (S4) de la couche sacrificielle (23). Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre une étape de séchage de l’empilement (20) entre l’étape de séparation (S2) et l’étape de transfert (S3). Procédé selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel la couche de manipulation (24) est formée d’un film adhésif décollable par traitement thermique ou d’un film adhésif décollable par exposition à un rayonnement ultraviolet. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’empilement (20) est transféré sur le substrat cible (40) en récupérant l’empilement (20) dans le liquide (30) avec le substrat cible (40). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la couche de rigidification (22) est en un matériau présentant un module de Young supérieur à 50 GPa, de préférence supérieur à 70 GPa. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la couche de rigidification (22) est en alumine (Al 2 O 3 ), en nitrure d’aluminium (AlN) ou en un métal, par exemple en or ou en nickel. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche de rigidification (22) présente une épaisseur comprise entre 5 nm et 100 nm, de préférence entre 5 nm et 15 nm. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la couche sacrificielle (23) est en polystyrène ou formée d’une résine. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le liquide (30) est de l’eau déionisé ou une solution ionique. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le matériau bidimensionnel est du graphène, du nitrure de bore à structure cristalline hexagonale (h-BN) ou un dichalcogénure de métal de transition.