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Table des matières
TABLE DES MATIERES ............................................................................................. 0
LISTE DES ABREVIATIONS........................................................................................ 4
INTRODUCTION GENERALE .................................................................................... 6
I) Contexte pour le transistor organique............................................................... 6
II) Approche proposée et plan du manuscrit ...................................................... 8
CHAPITRE 1 ͗'ANIQUE : CONCEPTS DE BASE ET ELEMENTSTHEORIQUES ........................................................................................................ 14
I) Théorie des semi-conducteurs organiques ...................................................... 14
A) Structure électronique des semi-conducteurs organiques ................................................ 14
1. Phénomène de conjugaison et structure électronique des matériaux conjugués ....................... 14
2. Origine des états localisés dans les SCO : pièges électroniques ................................................... 17
B) Différences fondamentales semi-conducteurs organiques/inorganiques ......................... 21
2. Effet de polarisation dans les semi-conducteurs organiques 44 ................................................... 22
C) Injection de charges dans les semi-conducteurs organiques ............................................. 24
1. La jonction métal - semi-conducteur ............................................................................................ 24
D) Transport de charges dans les semi-conducteurs organiques ........................................... 30
2. Transport par sauts dans les matériaux désordonnés.................................................................. 33
3. Transport de charge dans les matériaux polycristallins ............................................................... 36
II) Transistors à effet de champ organique ....................................................... 38
A) Structure et principe de fonctionnement ........................................................................... 38
B) Les différents régimes en fonction de VDS et VGS ................................................................ 40
C) Caractérisations électriques et extraction des paramètres ................................................ 42
1. Caractérisations électriques ......................................................................................................... 42
2. Paramètres électriques issus de la caractérisation ...................................................................... 43
D) Les différentes géométries possibles .................................................................................. 48
E) Performances des OTFTs .................................................................................................... 49
1. Influence du semi-conducteur organique .................................................................................... 49
2. Importance des interfaces ............................................................................................................ 51
F)Stabilité électrique des OTFTs............................................................................................. 55
1. Mesure des instabilités électriques .............................................................................................. 56
2. Localisation des instabilités et mécanismes associés ................................................................... 58
G) Analyse du besoin pour le transistor organique ................................................................. 60
Table des matières
A) Introduction ........................................................................................................................ 62
1. Technologie goutte à la demande(DoD) ....................................................................................... 68
CHAPITRE 2 : OTFTS FABRIQUES PAR PROCEDE DE PHOTOLITHOGRAPHIE .......... 80 I) Structure du transistor, procédés de fabrication et caractérisations ................ 82A) Réalisation technologique des transistors .......................................................................... 82
1. Structure et design des transistors ............................................................................................... 82
3. Diélectrique de grille .................................................................................................................... 84
4. Fonctionnalisation du diélectrique de grille ................................................................................. 86
5. Réalisation des contacts source et drain ...................................................................................... 87
6. Modification de surface des électrodes drain et source .............................................................. 89
7. Dépôt du semi-conducteur organique ......................................................................................... 95
B) Méthode de caractérisation ............................................................................................... 95
1. Propriétés de surface .................................................................................................................... 95
2. Mesures électriques des transistors ............................................................................................. 96
II) Optimisation du transistor ........................................................................... 97
A) Interface C60 /diélectrique .................................................................................................. 97
1. Effet de la fonctionnalisation sur la morphologie du C60 ............................................................. 98
3. Effet sur la stabilité électrique .................................................................................................... 103
4. Bilan ............................................................................................................................................ 105
5. Application .................................................................................................................................. 105
B) Interface C60 / électrodes source et drain ........................................................................ 109
1. Semi-conducteur organique ....................................................................................................... 131
2. Épaisseur du diélectrique ........................................................................................................... 135
III) Conclusion ................................................................................................. 139
CHAPITRE 3 : TRANSFERT VERS UN TRANSISTOR FABRIQUE PAR IMPRESSION ... 142Glossaire : ..................................................................................................... 142
A) Procédés de fabrication et techniques expérimentales ................................................... 144
Table des matières
1. Procédés de fabrication .............................................................................................................. 144
2. Méthodes de caractérisation ...................................................................................................... 151
1. Impression mono-buse ............................................................................................................... 152
C) Transfert vers un transistor imprimé ................................................................................ 159
2. Structure optimisée .................................................................................................................... 166
D) Bilan .................................................................................................................................. 168
II) Travaux réalisés au ROEL ........................................................................... 169
A) Procédé de fabrication et de caractérisation ................................................................... 169
1. Procédés de fabrication .............................................................................................................. 170
2. Équipement de fabrication et de caractérisation ....................................................................... 177
B) Optimisation des transistors à base de parylène ............................................................. 177
1. Effet de la molécule thiol employée ........................................................................................... 178
2. Effet du solvant ........................................................................................................................... 181
3. Bilan ............................................................................................................................................ 183
C) Vers un transistor entièrement fabriqué par des procédés en solution .......................... 184
1. Performances électriques ........................................................................................................... 185
2. Stabilité électrique ...................................................................................................................... 188
4. Bilan ............................................................................................................................................ 191
D) Application : Fabrication de circuits logiques ................................................................... 192
1. Inverseur pMOS organique : Structure et principe de fonctionnement .................................... 192
2. Inverseurs pMOS à charge active saturée et à déplétion : résultats .......................................... 195
3. Réalisation de portes logiques NAND et NOR ............................................................................ 198
4. Bilan ............................................................................................................................................ 199
CHAPITRE 4: LED HYBRIDES ................................................................................ 200
A) Les composés à clusters octaédriques de molybdène...................................................... 202
1. Clusters octaédriques : généralités, structure électronique et propriétés optiques . 203
B) Incorporation des clusters dans un polymère organique : méthodes existantes ............ 209
1. Approche covalente .................................................................................................................... 210
2. Approche ionique ....................................................................................................................... 211
A) Mélange simple SU8-clusters ............................................................................................ 212
1. Méthodes expérimentales .......................................................................................................... 213
2. Mise en forme et propriétés optiques de la couche mince hybride .......................................... 214
B) Couche hybride copolymère P(MMA-PEGMA)/clusters ................................................... 216
1. Synthèse et techniques de caractérisations ............................................................................... 217
2. Caractérisation du copolymère dopé et non dopé ..................................................................... 220
Table des matières
clusters ...................................................................................................................................... 227
1. OLED bleues : problèmes de stabilité électrique et de reproductibilité .................................... 227
2. LED bleues commerciales ........................................................................................................... 229
D) Conclusion ......................................................................................................................... 231
CONCLUSION GENERALE .................................................................................... 234
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ....................................................................... 240
RESUME .............................................................................................................. 256
ABSTRACT ........................................................................................................... 257
LISTE DES PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS ............................................... 258Liste des abréviations
AMOLED
Al Alq3 AQY BSBF C 60CEA DSC EIL EML HBL HIL HLED HOMO HTL
Impression R2R
IR ITO LCListe des abréviations
LCEʌı
LiF LUMO MAS NPB OTFTs OLEDs PECVD PEG PEO PME PMMA PS PVA RFID Rpm SCO TSPO1 UVIntroduction générale
I)Contexte pour le transistor organique
Introduction générale
Introduction générale
II)Approche proposée et plan du manuscrit
Introduction générale
o o oIntroduction générale
o oIntroduction générale
Introduction générale
Introduction générale
I)Théorie des semi-conducteurs organiques
A)Structure électronique des semi-conducteurs organiques1.Phénomène de conjugaison et structure électronique des matériaux
conjugués2 ; c) schéma des orbitales du benzène ʹ adaptés de 17.
Figure 4 : a) Digramme
2.Origine des états localisés dans les SCO : pièges électroniques
a)Défauts structuraux b)Impuretés chimiques c)Le désordreB)Différences fondamentales semi-conducteurs
organiques/inorganiquesFigure 5 : Diagramme d'énergie d'un atome, d'un cristal inorganique, d'une molécule, d'un solide moléculaire ʹ
Extrait de
43.2.Effet de polarisation dans les semi-conducteurs organiques 44
o o o8QHTXHVWLRQSHXWDORUVVHSRVHUG
9:s; ʄ
C)Injection de charges dans les semi-conducteurs organiques1.La jonction métal - semi-conducteur
a)Modèle de Schottky avant contact ; b) après contact. b)Modèle du niveau de neutralité de charge c)Cas des semi-conducteurs organiques o o o o o extraits de 51.DEDLVVHPHQWGHODEDUULqUHpQHUJpWLTXH(
ATLlM8
G6p b)Cas des semi-conducteur organiques D)Transport de charges dans les semi-conducteurs organiques :sr;݄݇ATL
lF' :ss;2.Transport par sauts dans les matériaux désordonnés
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de 67.G6A E
HVWSURYRTXpSDUOD
ODORL3RROH)UHQNHOHVWGRQQpHSDU
3.Transport de charge dans les matériaux polycristallins
Figure 10 : Mécanisme de transport dans le cadre du modèle MTR : conduction dans les états étendus limitée par
un phénomène de piégeage/dépiégeage des charges.ͳquotesdbs_dbs33.pdfusesText_39
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