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Étude des transistors à effet de champ organiques : Réalisation d’OFETs ambipolaires et étude des mécanismes d’injection dans les OFETs verticaux

par Laurence Laffont - publié le , mis à jour le

La soutenance de thèse de Marjorie MORVAN intitulée "Étude des transistors à effet de champ organiques : Réalisation d’OFETs ambipolaires et étude des mécanismes d’injection dans les OFETs verticaux" aura lieu le mercredi 16 décembre 2020 à 14h dans la Salle des Colloques du bâtiment 3R2 de l’Université Paul Sabatier et en visioconférence.

Ses travaux ont été dirigés par M. Georges ZISSIS, M. David BUSO et M. Marc TERNISIEN.

Lien pour la visioconférence :

Sujet : Soutenance Thèse Marjorie Morvan
Heure : 16 déc. 2020 01:50 PM Paris
Participer à la réunion Zoom : https://univ-tlse3-fr.zoom.us/j/86325777800
ID de réunion : 863 2577 7800

Veillez à bien éteindre vos micros et caméras.

Composition du jury :

M. Kamal LMIMOUNI - Université de Lille 1 - Rapporteur
M. Christian LEGRAND - Université du Littoral Cote d’Opale - Rapporteur
Mme Geneviève DUCHAMP - Université de Bordeaux - Examinatrice
M. Georges ZISSIS - Université Toulouse III Paul Sabatier - Laboratoire LAPLACE - Directeur de thèse
M. David BUSO - Université Toulouse III Paul Sabatier - Laboratoire LAPLACE - Co-directeur de thèse
M. Marc TERNISIEN - Université Toulouse III Paul Sabatier - Laboratoire LAPLACE - Co-directeur de thèse

Résumé :

L’utilisation de Transistors à Effet de Champ Organiques (OFETs) est de plus en plus attractive grâce à la possibilité de production de composants plus légers, fabriqués à un moindre coût et sur des substrats flexibles. Le fait de pouvoir coupler une fonction émission de lumière à une fonction transistor rend son utilisation d’autant plus intéressante. C’est le cas des applications d’affichage, où les pixels sont réalisés par une technologie de matrice active à diodes électroluminescentes organiques (AMOLED). Le fait d’avoir un OFET électroluminescent permet de combiner un OFET avec une diode électroluminescente organique (OLED) et donc de simplifier la conception, les étapes de fabrication ainsi que d’augmenter la durée de vie des pixels.

Durant cette thèse, l’étude et la fabrication des OFETs émetteurs de lumière ont été menés selon deux approches. La première est basée sur l’étude d’OFETs ambipolaires à base de N,N’-ditridecyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide (PTCDI-C13), un semi-conducteur de type-n, et de pentacène, un semi-conducteur de type-p­, ce qui constitue une première étape à l’obtention d’OFET électroluminescent. La fabrication et la caractérisation de ces OFETs ambipolaires ont été réalisées pour la première fois dans l’équipe de recherche du laboratoire LAPLACE. Une étude de leur structure a été menée pour trouver les paramètres idéaux à l’obtention d’un transport de charges équilibré. La structure optimisée est une structure bicouche avec une épaisseur de pentacène de 8 nm et une épaisseur de PTCDI-C13 de 20 nm. L’ajout d’une couche émettrice entre les deux semi-conducteurs n’a pas permis d’obtenir une émission de lumière à cause du piégeage de charges trop important. Cependant, ce travail a ouvert de nouvelles perspectives pour les futurs travaux sur les OFETs ambipolaires.

La deuxième approche pour étudier les OFETs émetteurs de lumière est plus innovante grâce au changement de la structure des transistors organiques classiques par une structure verticale. Cette structure présente l’avantage de pouvoir intégrer facilement une structure OLED et d’avoir une émission de lumière homogène sur une grande surface. Le principe de fonctionnement est totalement différent des OFETs classiques : ici, la modulation du courant ne se fait plus par un contrôle de la conductivité dans un canal semi-conducteur, mais par un contrôle de l’injection de charges au niveau de l’électrode source. L’étude de cette structure a permis d’obtenir des transistors organiques lumineux. Ensuite, l’étude des mécanismes d’injection de charges a permis de mieux comprendre le fonctionnement de ces transistors. Plusieurs matériaux ont été testés en tant qu’électrode source : l’or, l’argent, l’aluminium et l’ITO (Indium Tin Oxyde). Cela a permis de déterminer le mécanisme d’injection mis en jeu, soit l’injection de charges par la modulation de l’effet tunnel grâce à la courbure de bande induite par l’effet de grille dans la couche semi-conductrice proche de l’interface. Il a également été identifié que la qualité de l’interface électrode source/semi-conducteur joue un rôle majeur puisqu’une mauvaise qualité d’interface entraîne une diminution drastique des performances.

Mots-clé :
Électronique organique, Transistors à effet de champ organiques, Transistors organiques verticaux, OLED

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