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Accueil > Groupes de Recherche > Lumière et Matière > Thèmes de recherche > Axe 1 : Production de lumière

Thème 1 : Composants organiques émetteurs de lumière (OLEDs et OFETs)

par Gérald Ledru, Isabelle Clarysse - publié le , mis à jour le

La production de la lumière par des composants organiques constitue un axe majeur des travaux du groupe LM. Notre groupe de recherche possède des dispositifs lourds nécessaires pour la réalisation des composants organiques et de leur caractérisation. Le groupe travaille plus précisément sur les sujets suivants :

• OLEDs basés sur des organométalliques du platine
• OLEDs sur support flexible
• FETs Organiques luminescents
• Etudes des interactions entre OLEDs et leur alimentation.

Nos objectifs dans ce domaine sont de maîtriser la réalisation des sources de lumière « plastiques » sur différents types de support en utilisant des molécules innovantes synthétisées en collaboration avec des chimistes afin d’obtenir une large palette des couleurs y compris le banc. A plus long terme nous souhaitons pouvoir utiliser des molécules issues de la chimie verte.

Exemples de réalisations récentes

1) Réalisation des OLEDs rouges et bistables

Dans la gamme spectrale 650-1700 nm, l’efficacité d’émission des matériaux organiques est souvent faible en raison de l’extinction des états excités à température ambiante. La démarche « de la molécule aux dispositifs » mise en œuvre par l’équipe LM en collaboration avec des équipes de chimistes permet la conception du complexe métallique « idéal » comme matériaux
émissifs, en s’appuyant sur une meilleure compréhension des mécanismes élémentaires mis en jeu lors du processus de luminescence. Ainsi, les études réalisées ont permis d’avoir accès à des dispositifs émettant dans la gamme spectrale 640 nm-750 nm avec des rendements quantiques supérieurs à 20% et un point de couleur CIE (x=0.69 ; y=0.31). D’autre part, l’une des études menées sur ces complexes a abouti à la réalisation d’OLED jaune avec un point de couleur CIE (x=0.43 ; y=0.5) présentant un comportement électrochromatique. Par ailleurs, des dispositifs bistables, présentant deux états de conduction avec un rapport JON/JOFF > 5000, ont également été mis en œuvre suggérant une application potentielle dans les mémoires. L’intégration de ces luminophores dans les dispositifs électroniques ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour des applications dans le domaine de l’affichage ou encore de la détection.

2) Réalisation de Transistors Organiques Lumineux (OLETs)

Nous avons décidé de développer une nouvelle technologie pour la réalisation de transistors organiques lumineux (OLETs) qui serviront à réaliser de nouvelles sources de lumière et ce dès 2014. Une première thèse (B. Ramos 2014-2017) a été réalisée sachant que cette thématique n’était absolument pas développée. Les Transistors ont eu de bonnes performances en termes de mobilités de porteurs de charges ou de tension de fonctionnement. La première originalité de ce travail se situe dans l’utilisation de matériaux ferroélectriques comme diélectrique de grille afin de pouvoir jouer sur les tensions d’alimentation. La seconde fut d’avoir associé un matériau organique de type n comme matériau actif. L’impact pour nous fut très important car sa structure a servi de brique de base pour la réalisation de nouveaux composants organiques émetteurs de lumière en structure verticale qui sont à encore à l’étude à l’heure actuelle via la thèse de M. Morvan (2017-2020) qui a suivi celle de B. Ramos.

3) Étude du vieillissement des OLEDs

Bien que la durée de vie et l’efficacité des OLEDs ne cessent de croître, elles restent encore inférieures à la technologie LEDs. Le développement d’un banc de stress thermique etélectrique avec caractérisations in situ des paramètres électriques et photométriques a été développé afin d’étudier les processus de dégradations et les phénomènes physiques mis en jeu au sein des composants. Des caractérisations structurales par microscopie électronique à balayage ont permis de mettre en évidence la corrélation de certains processus physicochimiques avec la baisse de l’efficacité et une dérive colorimétrique due à l’impact sur l’émetteur bleu. Les résultats obtenus permettent également de développer des modèles mathématiques prédictifs généralisés du vieillissement.