Procédé de double transfert de couche, comprenant les étapes de : fourniture d’une hétérostructure comprenant un substrat de croissance (1), une couche intercalaire de matériau bidimensionnel (2) sur le substrat de croissance et au moins une couche épitaxiale de matériau semi-conducteur (3) formée sur la couche intercalaire ; fourniture d’un substrat rigide (4) comprenant un plan de fragilisation (5) formé par implantation ionique à travers une première face (F) du substrat rigide, le plan de fragilisation séparant une couche mince (6) d’une partie massive du substrat rigide ; réalisation d’un premier assemblage par collage du substrat rigide avec l’hétérostructure, la première face (F) du substrat rigide et l’au moins une couche épitaxiale (3) de l’hétérostructure étant à l’interface de collage du substrat rigide et de l’hétérostructure ; séparation du premier assemblage au niveau de la couche intercalaire de matériau bidimensionnel (2) de manière à obtenir un deuxième assemblage résultant du transfert de l’au moins une couche épitaxiale (3) de l’hétérostructure vers le substrat rigide (4) ; réalisation d’un troisième assemblage par collage du deuxième assemblage avec un substrat cible (7), l’au moins une couche épitaxiale (3) étant à l’interface de collage du second assemblage avec le substrat cible; séparation du troisième assemblage le long du plan de fragilisation (5) du substrat rigide (4) de manière à obtenir un quatrième assemblage résultant du transfert de l’au moins une couche épitaxiale (3) et de la couche mince (6) du troisième assemblage vers le substrat cible (7). Procédé selon la revendication 1, dans lequel le collage du substrat rigide avec l’hétérostructure pour la réalisation du premier assemblage est un collage avec activation de surface. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le collage du substrat rigide avec l’hétérostructure pour la réalisation du premier assemblage est un collage par diffusion atomique. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la séparation du premier assemblage au niveau de la couche intercalaire de matériau bidimensionnel comprend un apport d’énergie mécanique et/ou thermique. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’apport d’énergie thermique est réalisé à une température inférieure à une température de séparation du substrat rigide au niveau du plan de fragilisation. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le substrat de croissance et le substrat rigide présentent des coefficients de dilatation thermique qui diffèrent d’au moins 0,3ppm/K. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le deuxième assemblage est soumis à une ou plusieurs étapes technologiques de fabrication de structures semi-conductrices, chacune réalisée à une température inférieure à une température de séparation du substrat rigide au niveau du plan de fragilisation. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant en outre le retrait de la couche mince (6) du quatrième assemblage. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre après le retrait de la couche mince, une épitaxie du matériau semi-conducteur sur l’au moins une couche épitaxiale. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel l’au moins une couche épitaxiale de matériau semi-conducteur comprend une couche de matériau polaire, par exemple une couche de GaN. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le substrat cible est un substrat de SiC polycristallin, un substrat d’AlN polycristallin, un substrat de Si à haute résistivité électrique ou un substrat portant une couche de SiC semi-isolant. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le substrat de croissance est un substrat de silicium d’orientation (111).