Structuration de couches de silice hybride par impression : applications à l’extraction de lumière

par Alban Latailleur

Thèse de doctorat en Chimie. Physique et Chimie des Matériaux

Sous la direction de Clément Sanchez.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    La structuration de surface apparait comme une technique émergente pour la fonctionnalisation de surfaces. Combinant les approches bas-coût et grandes surfaces, l’impression de silice hybride permet d’obtenir une grande variété de structures durables. Dans un premier temps, nous avons montré qu’elle était possible grâce à la combinaison d’une faible viscosité et d’une forte réactivité. De plus, avec le formalisme des résines thermodurcissables, il a été possible de montrer un comportement général sur un large spectre de conditions d’impression. Il est alors devenu possible d’élargir la fenêtre de processabilité des films en prenant en compte l’impact de la chimie d’élaboration. Pour mieux orienter notre réflexion sur le matériau, nous avons choisi comme domaine d’application l’extraction de la lumière guidée dans les couches luminescentes de haut indice. À l’aide de simulations, nous avons pu identifier plusieurs stratégies d’extraction. Une stratégie de dépôt d’une surcouche structurée nécessite de développer des structures de taille micronique et d'indice élevé, largement supérieur à celui de la silice. Nous avons montré qu’il était possible de répliquer une large gamme de structures allant de 50 nm à plusieurs micromètres et ensuite que l’indice pouvait être ajusté par l’ajout de charges minérales de fort indice. L’indice maximal obtenu n’étant pas suffisant, nous nous sommes tournés vers la structuration directe du matériau luminescent. Une première voie consiste à introduire des nanoparticules CdSe luminescentes dans la couche de silice imprimée. Une seconde repose sur le transfert du motif de la couche de silice vers une couche de ZnO luminescente par gravure.

  • Titre traduit

    Pattering of hybrid silica coatings by nanoimprint : applications to light extractions


  • Résumé

    Surface patterning appears nowadays as an emerging technique for surface patterning. Combining the low-cost and large area approaches, the nanoimprint lithography of hybrid silica coatings allows the fabrication of a large variety of patterns with long-term stability. First, we showed that the imprinting of hybrid materials coatings was possible due to both low viscosity and high reactivity. Furthermore, we use the formalism of thermosetting polymers to exhibit a general behavior in a broad range of imprint conditions. On the basis of this understanding of the mechanisms explaining the imprint, we considered the impact of the elaboration chemistry to extend the processability range of the films. In order to guide better our work, we chose light emitting diode and light extraction as a potential field of applications. Using simulations, we identified several extraction strategies that mobilize different potentials of the patterning method we developed. A first strategy was to pattern an overlayer. This required the patterning of micrometer large structures in high index materials, typically much higher than the one of silica. It was possible to pattern a large variety of structures ranging from 50 nm up to several micrometers, and to adjust the index via the addition of nanoparticles. The maximal index was not enough to expect strong light outcoupling. Consequently, we explored another strategy with the direct patterning of the luminescent layer. A first approach was to simply add luminescent particles, such as CdSe quantum dots, in the patterned silica. The second is based on the pattern transfer by etching from the patterned silica coating to a ZnO luminescent layer.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (147 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 135-147. Réf. Bibliogr. 172

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  • Cote : T Paris 6 2012 031
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