SCFIT - Etude des mécanismes d'injection des porteurs de charge dans les transistors à effet de champ par potentiométrie à l'échelle locale.

par Mélanie Brouillard

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Louis Giraudet.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Sciences Fondamentales - Santé , en partenariat avec LRN - Laboratoire de Recherche en Nanosciences (laboratoire) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    En quelques annees, l'electronique organique (EO) a atteint la maturite industrielle dans certains domaines (ecrans plats et eclairage a base d'OLED), mais peine a depasser le stade de la R&D dans d'autres (panneaux solaires (OPV) a base de cellules solaires organiques, et circuits integres a base de transistors organiques (OTFT)). Concernant les OTFTs, si des ameliorations significatives de la mobilite des porteurs dans les materiaux organiques ont ete observees tres recemment [1] [2], on peine a traduire ces ameliorations dans le transistor et certains verrous sont tenaces concernant leurs performances et leur fiabilite. Le projet de these souhaite adresser ces verrous en eclairant les processus physiques sousjacents. Il se deroulera sur 36 mois en collaboration entre l'Institut Max Planck (MPI) de Stuttgart et le LRN de l'URCA a Reims. L'equipe du groupe Electronique Organique du MPI, de renom mondial, apportera son savoir-faire dans la realisation de composants aux performances a l'etat de l'art. Plusieurs technologies de transistors, organiques et inorganiques, a base de films minces ou de nanofils, pourront etre comparees vis a vis des criteres interessant le projet. La diversite des technologies disponibles constitue un tres bon outil pour valider/invalider certaines hypotheses concernant l'origine des verrous etudies. Le LRN apportera son savoir-faire en caracterisation en champ proche par KPFM permettant la mesure quantitative et locale du potentiel du canal des transistors en fonctionnement. Le banc experimental developpe ne semble pas avoir d'equivalent. En particulier les profils de potentiel mesures au voisinage des contacts permettent d'observer les effets nefastes consideres ici : resistances de contacts, injection non-lineaire, piegeage des charges, et decalage local de la tension de seuil. L'etudiant effectuera une partie de son travail au MPI a Stuttgart ou il (elle) sera forme(e) a la realisation et a la caracterisation electrique des transistors. Une autre partie du travail sera realisee au LRN a Reims ou il (elle) caracterisera par KPFM les composants realises en se focalisant sur les effets etudies au niveau des contacts. Plusieurs campagnes realisation/caracterisation sont envisages durant la these. Les competences reunies par les deux equipes constituent un levier particulierement bien adapte et original (sans equivalent aujourd'hui) pour l'etude des verrous technologiques identifies. Tous les outils necessaires pour aborder le sujet considere ici sont disponibles dans les deux laboratoires, dont les competences sont reconnues dans leur specialite. L'etudiant(e) beneficiera d'une excellente formation par la recherche, couvrant un large spectre, a l'etat de l'art international dans les domaines abordes, et il (elle) evoluera dans un contexte international. Les resultats scientifiques attendus devraient avoir un impact important sur l'avenir applicatif de ces composants. Enfin, il est utile de preciser que les deux equipes se connaissent et ont deja collabore sur ces thematiques

  • Titre traduit

    Study of Carrier Injection mechanisms in Field effect Transistors using local potentiometry


  • Résumé

    In a few years, some areas of the organic electronic reaches the industrial maturity (flat screen and lighting with OLED), but some other areas stay at the R&D like solar panels (OPV) or integrated circuit with organic transistors (OTFT). About OTFTs, if there has been improvements in carrier mobility in the transistor, there are still problems with performance and reliability. The phD project will address on the locks to understand the underlying physical processes. The project will take place over 36 months in collaboration with the Max Planck Institute (MPI) in Stuttgart and the LRN of the URCA in Reims. The Organic Electronic Group of MPI, internationally recognized, will bring its knowledge in the devices realization with performances in the state of the art. Several transistor technologies, organic and inorganic, made of thin films or nanowires, could be compared with different interesting criteria for the project. The diversity of available technologies is a good tool to prove or disprove some hypothésis about the locks studied. The LRN will bring is knowledge about characterization by KPFM allowing quantitative and local measures of the potential of the transistor channel during operation. The experimental bench developed does not seem to have any equivalent. In particular, the potenital profils measured at the contacts allow to observe the adverse effects like : contact resistance, non-linear injection, carrier trapping, offset of the threshold bias. The student will perform one part of his work at the MPI in Stuttgart where he will be formed to produce and characterize different devices. The other part of the work will be realized at the LRN in Reims where he characterize by KPFM the same devices by focusing on the studied effects at the contacts. Several compaigns realization/characterization are considered during the phD project. Whole skills constitutes a suitable and original lever to study the identified technological locks. Whole tools requisite to address this subject are available in the both laboratories, whose competences are recognized in their specialty. The student will receive an excellent training for research at the state of the art in this field, and he will progress in an international context. The expected scientific results should have an improvement effect on the future of these devices. Finally, it's usefull to specify the both team work already together on this thematic.