Matériaux photoréticulables à base de fluorophores photopolymérisables : synthèse et caractérisations pour la fabrication d’OLEDs

Photopolymerizable materials based on photopolymerizable fluorophores : synthesis and characterizations for OLEDs fabrication

• Auteur / Autrice : Simon Olivier
• Direction : Eléna Ishow, Tony Maindron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes) - Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble1967-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : André Del Guerzo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eléna Ishow, Tony Maindron, André Del Guerzo, Sébastien Chénais, Olivier Soppera, Joëlle Rault-Berthelot, Guillaume Wantz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Chénais, Olivier Soppera

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photopolymères

Photolithographie

Diodes électroluminescentes organiques

Polymérisation

Synthèse organique

Résumé

Les travaux de thèse réalisés en cotutelle entre l’Université de Nantes et le CEA-LETI à Grenoble visent à élaborer des molécules émissives photopolymérisables pour concevoir des diodes électroluminescentes par voie liquide. Si de nombreux travaux se sont intéressés à l’élaboration de couches transportrices de trous photoréticulables pour s’affranchir des processus d’évaporation, peu compatibles avec des grandes surfaces et très coûteux, très peu d’études ont été dévolues au dépôt en solution de couches émettrices. Il s’est agi de synthétiser, de caractériser, et de mettre en forme des petites molécules photoactives à transfert de charge aptes à photopolymériser et à former des films minces amorphes et fortement fluorescents. Des monomères émettant dans le bleu, le vert et le rouge à partir d’une approche modulaire impliquant un même composé intermédiaire-clé ont été synthétisés, minimisant ainsi les étapes de synthèse. Ils ont conduit à la génération de films minces aux propriétés amorphes et électroniques gouvernées de manière indépendante par l’encombrement des substituants et l’appauvrissement du groupe électro-attracteur. Par simple irradiation UV et développement, des films insolubles d’épaisseur nanométrique et conservant leurs propriétés émissives ont été obtenus. Cette photopolymérisation a été exploitée pour fabriquer des systèmes multicouches après optimisation des conditions d’exposition, de la concentration en photoamorceur et des conditions environnementales. Des dispositifs électroluminescents ont été réalisés en couplant dépôt par voie liquide (spincoating, ink-jet) et dépôt par évaporation pour les couches supérieures, et leurs performances testées.

This PhD work realized in co-supervision between the University of Nantes and the CEA-LETI in Grenoble aims at elaborating photopolymerizable emissive molecules to fabricate electroluminescent diodes following a solution process. Although many studies have been performed on the elaboration of photopolymerizable hole transporting layers to get rid of the commonly used evaporation processes, poorly compatible with large areas and expensive, little has been done on the wet deposition of emitting layers. The studies performed herein report on the syntheses, the characterizations, and the use of emissive small molecules, amenable to polymerize and form highly fluorescent amorphous thin films Monomers emitting in the blue, green and red ranges have been synthesized following a modular strategy involving the same key intermediate compound, thereby minimizing the synthesis steps. They yielded thin films with amorphous and electronic properties ruled independently by the substituant bulkiness and the increasing power of the electron-withdrawing group. After simple UV irradiation and development, nanometric insoluble thin layers, remaining fluorescent, have been obtained. Such photopolymerization has been harnessed to fabricate multilayer systems, after optimization of the exposure conditions, the photo-initiator concentration and the surrounding environment. Electroluminescent devices have been realized by coupling this wet deposition process (e. G. Spin-coating and inkjet) with the vacuum evaporation of top layers, and their performances have been measured.