Contribution à l'étude du transport ambipolaire dans les transistors organiques : impact du procédé de fabrication sur les performances des couches minces

Contribution to the study of ambipolar transport in organic transistors : fabrication process' impact on thin films performances

• Auteur / Autrice : Sébastien Nénon
• Direction : Frédéric Fagès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, chimie du vivant
• Date : Soutenance le 08/10/2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole èdoctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINAM)
• Jury : Président / Présidente : Claude Henry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Fagès, Claude Henry, David Beljonne, Jacques Tardy, Teodor Silviu Balaban, Christine Videlot-Ackermann
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Beljonne, Jacques Tardy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Transistors bipolaires

Phtalocyanine de cuivre

Mots clés libres

Phtalocyanine

Oligothiophène

Morphologie

Procédé fabrication

Perlyène

Couches minces

Transistir organique

Transport ambipolair

Copper phtalocyanine

Perylene

Oligothiophene

Thin films

Morphology

Organic transistors

Manufacturing process

Ambipolar transport

Résumé

L'électronique plastique est devenue en une dizaine d'années un domaine actif, tant en recherche fondamentale qu'en application. La compréhension et le contrôle des forces motrices du transport ambipolaire est un objectif clé de la recherche dans le domaine de l'électronique organique, et plus particulièrement des transistors. Après une introduction rappelant les principes des transistors organiques ambipolaires et un état de l'art du domaine, les outils et méthodes utilisés au cours de ce travail ont été présentés. Le premier chapitre présente les résultats obtenus des transistors réalisés par évaporation sous vide de phtalocyanines de cuivre. Dans un premier temps la stabilité et les performances des deux semi-conducteurs isolés ont été caractérisés, puis une étude morphologique, électrique et structurelle a été menée sur des dispositifs en structure bicouche ou interpénétrée. Le deuxième chapitre présente une nouvelle méthode d'élaboration de transistors : le LIFT (LAser Induced Forward Transfer). Les premiers transistors à canal p et n'ont ainsi été réalisés à base de phtalocyanines de cuivre, avant de tenter d'obtenir des dispositifs ambipolaires. Cette méthode récente peut permettre de déposer des films à une très grande cadence menant à des dispositifs microstructurés de grande précision. Le dernier chapitre présente une approche par voie liquide. Des solutions de DH-DS2T et PDIF-CN2 ont été élaborées afin de réaliser des encres par le mélange de ces deux solutions pour être déposées par tournette ou dépôt par goutte. en conclusion, les différentes méthodes sont évaluées et comparées afin de déterminer leur utilité et applicabilité respectives.

During the past decade, plactic electronics has become an active research domain, both fundamental and application side. Undestanding and controling the phenomenom which rule the ambipolar transport is one of the main aims of research in organic electronics and transistors. After an introduction giving the principles and a state of the art of organic ambipolar transistors, materials and methods used are described. The first chapter deals with the results obtains whith transistors based on copper phtalocyanines elaborated by a vacuum evaporation process. Stability is isolated moieties was first investigated. Then, morphology, performance and structure of bilayer and blend systems. The second chapter presents the results obtained for transistors elabored by LIFT (Laser Induced Forward Transfer). The first n-channel and p-channel transistors elabored by laser deposition were obtained from copper phtalocynanines. Then the possibility to obtain ambipolar decives was investigated. This brand new technology can permit to create microstructures with a great deposition velocity. The last chapter presents the liquid way approach. DH-DS2T and PDIF-CN2 solutions were used to realise link by mixing the two solutions. those ink where deposited by drop-cast or spin-coating. Finally, the different methods used in this work were evaluated and compared in order to define their usefulness and applicability