Synthèse et propriétés optiques de pérovskites organique-inorganique auto-assemblés en couches 2D pour l'optoélectronique

Synthesis and optical properties of self-assembled 2D layered organic-inorganic perovskites for optoelectronics

• Auteur / Autrice : Yi Wei
• Direction : Zhuo Sun, Emmanuelle Deleporte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Chimie
• Date : Soutenance le 06/07/2012
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure en cotutelle avec East China normal university (Shanghai)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Liangen Ding, Keitaro Nakatani, Cédric Boissière, Pierre Audebert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacky Even, Bernard Ratier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés optiques

Pérovskites

Optoélectronique

Mots clés libres

Pérovskites

Multi-puits

Stabilité

Propriétés optiques

Perovskites

Multiple quantum wells

Stability

Optical properties

Résumé

L'innovation de la technologie de pointe et l'exigence du marché électronique se concentrent toujours sur l'électronique bon marché, qui présente une fabrication facile, avec des performances sans cesse améliorées. Les pérovskites hybrides organiques-inorganiques, qui combinent les propriétés des semi-conducteurs organiques et inorganiques, sont des candidats prometteurs pour de futurs dispositifs opto-électroniques. L’énergie de liaison des excitons et la force d'oscillateur sont très élevées dans ces systèmes, ce qui rend possible leurs applications à température ambiante. Dans cette thèse, nous avons étudié des couches minces auto-assemblées de molécules de pérovskite (R-NH3)2PbX4. En modifiant la structure R, des pérovskites avec des propriétés optimisées (propriétés optiques d’émission, rugosité de surface et photostabilité) ont été découvertes. Nous avons aussi développé des méthodes pour fabriquer des cristaux massifs et des nanoparticules de pérovskites, et nous avons créé de nouveaux cristaux de pérovskite mixtes: (RNH3)2PbYxX4-x et AB-(NH3)2PbX4. Des cavités verticales en régime de couplage fort ont été réalisées avec ces matériaux, l’émission du polariton de basse énergie a été observée à température ambiante.

The innovation of advanced technology and the requirement of electronic market are always focusing on low cost electronics, presenting an easy processing and having enhanced performance. Organic-inorganic hybrid perovskites, which combine the properties of organic and inorganic semiconductors, are hopeful candidates for future opto-electronic devices. The exciton binding energies and oscillator strengths are very large in these systems making the applications at room temperature possible. In this thesis, we study the flexibility and photostability of self-assembled two-dimensional layered perovskites (R-NH3)2PbX4. By modifying the R structure, perovskites with optimized photoluminescence efficiency, surface roughness and photostability are discovered. We develop also some methodologies to fabricate crystal bulks and nanoparticles of perovskites, and we create new mixed perovskite crystals: (RNH3)2PbYxX4-x and AB-(NH3)2PbX4. Vertical microcavities containing these new materials and working in the strong coupling regime at room temperature have been realized, the emission of the lower energy polariton is observed.