Développement de dispositifs hybrides à base de nanocristaux colloïdaux pour l'émission et la photodétection dans le visible et l'infrarouge

Development of hybrid components based on colloidal quantum dots for emission and photodetection in the visible and infrared range

• Auteur / Autrice : Hélène Bourvon
• Direction : Christophe Wyon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 28/09/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire d'Electronique, de Technologie et d'Instrumentation
• Jury : Président / Présidente : Thierry Ouisse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Wyon, Vanessa c. Wood, Stephanie Le calvez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yvan Bonnassieux, Lionel Hirsch

Mots clés

Mots clés libres

LED organique

Polymère

Jet d'encre

Nanocristaux

Infrarouge

Organic light emitting diode

Polymer

Inkjet

Quantum dots

Infrared

Résumé

Cette thèse porte sur l'élaboration de dispositifs d'émission et de photodétection à base de nanocristaux colloïdaux dans le visible et le proche infrarouge. Dans un premier temps, nous avons développé des dispositifs lumineux à base de nanocristaux de CdSe/ZnS émettant dans le rouge-orange. Pour cela, nous avons tout d'abord travaillé en déposant des polymères par voie liquide, des nanocristaux par différentes techniques humides ou sèches et enfin des petites molécules par évaporation. Ensuite, dans un but d'optimisation des performances de nos dispositifs, nous avons développé une technique originale de dépôt des QDs, que nous avons appelée Langmuir Schaeffer Stamping (LSS). Cette technique de dépôt économique en matériaux et homogène permet de travailler uniquement avec un empilement de films minces déposés par évaporation des petites molécules, et permet une nette augmentation de l'efficacité des composants. Nous avons étudié les mécanismes à l'origine de l'électroluminescence, dans nos dispositifs c'est l'injection directe qui prédomine. Enfin, en travaillant à l'aide de nanocristaux de PbS, nous avons développé des photodétecteurs pour le proche infrarouge de détectivité 109Jones. Des sources QDLEDs infrarouges à base de nanocristaux de PbS ont également été élaborées.

This work is devoted to the development of Visible and Near-Infrared Light Emitting Diodes and photodetectors based on colloidal nanocrystals. First, we report a wet strategy for solution processed QDLEDs. Using spin coated and inkjet printed polymers, we have developed our first devices. Unfortunately, their efficiencies were quite low. To overcome these issues, we have developed an original QDs deposition method based on stamping and Langmuir processes, called Langmuir-Schaeffer Stamping (LSS). LSS is a very cost-efficient, dry, simple and homogeneous method to deposit nanocrystals on any substrate, even on small molecules deposited layers. Using LSS, we have developed efficient devices whose specifications are reported here. Direct injection and Förster mechanisms are studied. Furthermore we have fabricated infrared devices with PbS nanocrystals. Performances of our 109 Jones NIR photo-detectors and NIR-QDLEDs are presented in this thesis.