Réalisation et caractérisation des diodes organiques de redressement pour la récupération de l’énergie électromagnétique

Fabrication and characterization of organic diode rectifier for energy harvesting applications

• Auteur / Autrice : Khaoula Ferchichi
• Direction : Kamal Lmimouni, Ramzi Bourguiga
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance le 29/03/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021) en cotutelle avec Université de Carthage (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conducteurs organiques

Énergie -- Conversion directe

Semiconducteurs -- Dopage

Monocouches moléculaires autoassemblées

Diodes à barrière de Schottky

Radiofréquences

Mots clés libres

Antenne redresseuse

Tension de seuil

Organic rectifier diodes

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet INTERREG Luminoptex et vise à réaliser des diodes organiques de redressement pour des applications de récupération d’énergie électromagnétique pour de l’éclairage ambiant autonome sur support textile. Des diodes à base de pentacène et de polymère P3HT ont été fabriquées selon deux configurations: verticale et coplanaire en utilisant aussi bien des procédés simples et peu couteux que des procédés de lithographie électronique. Les performances de ces diodes ont été améliorées par l’utilisation de monocouches auto assemblées SAM de PFBT (2,3,4,5-6 pentafluorobenzénethiol) qui permettent de réduire les barrières d’injection des porteurs de charges denviron 0.5eV. Dans le cas des diodes polymères, une couche d’injection à base de P3HT dopé au Triflate de cuivre a été étudiée et utilisée pour l’amélioration de l’injection. Des rapports de rectification élevés ont été obtenus ( 107) avec des tensions de fonctionnement très faibles (de 20 à 80mV). Les travaux de simulation ont montré par ailleurs, que ces diodes peuvent atteindre des fréquences de fonctionnement de l’ordre du GHz.Ces composants ont été ensuite réalisés sur substrat flexible de papier pour un transfert sur les surfaces textiles.

This thesis work is a part of the INTERREG Luminoptex project and aims to produce organic rectifier diodes for electromagnetic energy harvesting applications for autonomous ambient lighting on textile support. Pentacene oligomer and P3HT polymer diodes have been fabricated in two configurations: vertical and coplanar structures using soft technology and low cost processes or electron beam lithography technique. The performance of these diodes has been improved by the use of PFBT (2,3,4,5-6 pentafluorobenzenethiol) SAM self-assembled monolayers that reduce the injection barriers of charge carriers by about 0.5eV. In the case of polymer diodes, an injection layer based on P3HT doped with copper triflate was studied and used to improve the current injection. High rectification ratios were obtained ( up to 107) with very low operating voltages (from 20 to 80mV). Simulation study has also shown that these diodes can reach operating frequencies in the GHz range. These devices were then made on a flexible paper substrate for transfer to textile surfaces.