Etude des interfaces et des propriétés électro-optiques des dispositifs réalisés avec des perovskites hybrides

Investigation of interfacial and bulk physical properties of hybrid perovskite-based devices

• Auteur / Autrice : Yan-Fang Chen
• Direction : Lionel Hirsch, Dario Bassani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 22/11/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Toupance
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lionel Hirsch, Dario Bassani, Thierry Toupance, Emmanuelle Deleporte, Jacky Even, David Cahen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Deleporte, Jacky Even

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrocinétique (effets d'interface)

Spectroscopie d'impédance

Relaxation diélectrique

Pérovskites

Mots clés libres

Semi-conducteurs hybrides

Effet d'interface

Pièges

Relaxations diélectriques

Spectroscopie d’impédance

Hybrid semiconductors

Interface effects

Trap states

Dielectric relaxation

Impedance spectroscopy

Résumé

Les Pérovskites hybrides organique-inorganique (PHOIs) ont suscité d’intenses recherches au coursdes dernières années. Dans cette thèse, nous avons dans un premier temps mis au point les différentsprocessus de préparation des échantillons et réalisé une caractérisation complète des films parmicroscopie à force atomique, spectroscopie photo-électronique par rayons X, mesure du potentiel desurface par sonde de Kelvin et mesure de la mobilité des charges par temps de vol. La distribution despièges à l'interface PHOI/Au a été étudiée via des mesure J-V-L en fonction de la températurecombinées avec des simulations numériques. Les relaxations diélectriques dans les PHOIs, tels que lamigration des ions et l’orientation du dipôle du cation organique, ont été étudiés par spectroscopied’impédance en fonction de la température. Dans la dernière partie de cette thèse, nous présentons uneétude originale qui démontre un mouvement des protons du groupement ammonium des cationsorganiques à l’interface avec le PEDOT : PSS.

Hybrid-organic-inorganic perovskites (HOIPs) have provoked intense research over the recent years.In this thesis, we contribute to this investigation by first examining the results of different solutionpreparation processes, followed by characterizing the films using atomic force microscopy, X-raydiffraction, ultra-violet photoelectron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Kelvin probesurface potential measurement, and time-of-flight mobility measurement. The state distribution of theHOIP/Au interface was then studied by low temperature J–V–L measurement combined withnumerical simulation. In the process of these characterizations, it became clear that the dielectricrelaxations in HOIPs, such as ion migration and organic cation dipole orientation, play an importantrole in the material, and the next part of the thesis presents an analysis of these mechanisms with thehelp of temperature dependent impedance spectroscopy measurement. These studies built thefoundations for the final part of the thesis, where we investigated a so far elusive subject in HOIPs, themigration of protons