Academic literature on the topic 'Composés semi-conducteurs'

ZnCdTe et le ZnTMO (TM = métaux de transition 3d) sont des matériaux photoréfractifs et ferromagnétiques dont les propriétés sont liées à la présence de défauts. Nous avons étudié le rôle du dopant Vanadium dans ZnCdTe pour les propriétés photoréfractives. Nous avons également montré le rôle important d’un défauts intrinsèque, natif que nous attribuons à l’antisite de Te. Les propriétés magnétiques des couches minces de ZnMnO ont été étudiées pour des concentrations Mn (0. 01 < x < 0. 34). Nos résultats montrent clairement le caractère antiferromagnétique des interactions Mn-Mn. Ils contredisent les publications récentes d’un état ferromagnétique intrinsèque. Par contre, nous avons observé des faibles interactions ferromagnétiques dans des couches dopées à x = 0. 03, résultats interprétés dans un modèle de polaron magnétique. L’étude par spectroscopie RPE des couches ferromagnétiques de ZnCoO avec [Co] = 0. 25 nous a permis d’associer l’état FM à la présence des nanoclusters métalliques
Bulk ZnCdTe crystals and ZnTMO (TM = 3d transition metal) thin films are promising photorefractive and magnetic materials respectively with defect mediated properties. We have studied the role of V doping for the properties of ZnCdTe and their modification by an intrinsic, native defect. The intrinsic defect previously attributed to the Te vacancy is assigned to a Te antisite. Recent predictions of high temperature ferromagnetism (FM) in ZnO:(Mn, Co) have been tested by EPR spectroscopy. Our results for n-type (1018cm−3) Zn1−xMnxO ( 0. 01< x < 0. 34 ) films grown by MOCVD show intrinsic AF interactions only. They contradict recent claims of intrinsic high temperature FM in this system. In the narrow concentration range x 􀀀 0. 03, FM interactions have been observed and modelled by a magnetic polaron effect. The EPR study of ferromagnetic, highly doped ZnCoO films with [Co] = 0. 25 grown by PLD allows us to assign the FM to the presence of metallic nanoclusters apparently not detectable in XRD. Titre

Cette thèse est une étude théorique de l'anisotropie magnétique, ionique et d'échange, des Semi-conducteurs Magnétiques Dilués (DMS), des matériaux pour l'électronique de spin. Nous avons passé en revue les différentes approches, numériques et perturbatives, utilisées par le passé dans le calcul de l'anisotropie ionique des ion S de transition (Cr+, Mn2+, Fe3+) puis avons mis au point un modèle microscopique réaliste d'ion S dans un semi-conducteur II-VI, prenant en compte les interactions électrostatiques avec l'ensemble du cristal, l'hybridation des électrons 3d de l'ion S avec ceux des anions premiers voisins, l'interaction spin-orbite et la répulsion coulombienne dans la couche 3d|. Un hamiltonien réaliste pour les impuretés magnétiques Mn2+ a ainsi été établi et ses valeurs propres ont été calculées exactement par un code numérique en Fortran 95 et de manière approchée par théorie des perturbations à l'ordre 4. Nous avons ensuite appliqué notre modèle au cas des trois DMS II-VI dopés au manganèse de structure wurtzite, ZnO :Mn, CdS :Mn et CdSe :Mn. Nos résultats sont en bon accord avec les mesures RPE d'anisotropie ionique et une corrélation hybridation/déformation est suggérée. Nous nous sommes ensuite intéressés au superéchange antiferromagnétique entre ions magnétiques dans les isolants magnétiques. Un calcul perturbatifs à l'ordre 4 a permis de calculer les constantes de superéchange d'une paire d'ions Mn2+ dans les DMS II-VI. Les résultats sont en bon accord avec les mesures de marches d'aimantation et de diffusion inélastique de neutrons. Nous avons pu expliquer l'observation de deux constantes d'échange premiers voisins dans les DMS wurtzite par un processus d'échange bouclé ferromagnétique présent uniquement pour les paires hors du plan hexagonal. Nou avons ainsi précisé la règle de Goodenough-Kanamori pour les ions 3d5
This thesis is a theoretical study of ionic and exchange magnetic amsetropyof Diluted Magnetic Semiconductors (DMS), materials for spintronics. We have checked the various numerical and analytical approaches undertook before in order to calculate the single ion anisotropy of S-state transition ions (Cr+, Mn2+, Fe3+), and then have developed a realistic microscopic model of an S ion in a II-VI semiconductor, taking in account the electrostatic interaction with the whole crystal, hybridization of S ion 3d electrons with those of the nearest neighbors, spin-orbit interaction and iallia. D Coulomb repulsion. A realistic Hamiltonian for Mn2+ magnetic impurities has then been written and its eigenvalues have been exactly obtained by a F95 numerical code and approximatively by fourth order perturbation theory. We then have applied our model to the three wurtzite II-VI DMS doped by manganese, ZnO :Mn, CdS :Mn et OdSe :Mn. Our results are in good agreement with the EPR measurements of ionic anisotropy and a correlation between hybridization and deformation is suggested. We then have been interested by the antiferromagnetic superexchange between magnetic ions in insulators. A fourth order perfurbation theory allowed us to calculate the superexchange constants of an Mn2+ pair in II-VI DMS. Results are in good agreements with Magnetization Step (MST) and Inelastic Neutron Scattering (INS) experiments. By the way, we have been able to explain the observation of two nearest neighbors exchange constants in wurtzite DMS by a ferromagnetic Ring Exchange process, only presents for out-of-(hexagonal) plane pairs. The Goodenough-Kanamori rule has then been precised for the 3d5 ions

Ce travail a permis dans un premier temps, l’élaboration de composites semi-conducteurs à base de nanoobjetspossédant des caractéristiques électrochimiques spécifiques en fonction du type d’inclusion (siliciumdopé N ou dopé P et oxydes métalliques, ZnO, SnO2, NiO). Ces composites ont permis d’obtenir avec succèsdes encres de sérigraphie présentant un comportement électrique semi-conducteur qui ont servi à laréalisation d’électrodes par dépôt sur divers supports et notamment des films plastiques souples. Lamodification chimique des supports réalisés a été étudiée en vue de pouvoir utiliser ce type de matériaucomme transducteurs électrochimiques en les intégrant dans des dispositifs de types capteurs et biocapteurs.Dans un second temps, un composite photostructurable conducteur a également été développé en se basantsur la technologie SU-8, et en y incluant des particules de graphite ou des nanoparticules de carbone noir.Ce photocomposite a été par la suite fonctionnalisé avec succès par des dérivés diazonium, tel que lebromobenzène diazonium ou le nitrobenzène diazonium dont les greffages ont été suivis par spectroscopied’impédance. Enfin, le greffage d’oligonucléotides via la chimie des sels d’aryldiazonium a également étéeffectué avec succès et utilisé pour la détection de séquences cibles à des concentrations de 100 pM à 200nM
The first part of this study report the development of semiconducting composites consisting ofsemiconducting nano-objects (N doped, P doped silicon or metals oxides, ZnO, SnO2, NiO) held together inan insulating polymeric matrix and exhibiting typical semiconductor impedance signals according to thecharge used and with clear differentiation between the two fundamental type of semiconductor, n-type and ptype.This new composites have been used as screen-printing ink. Electrodes on various substrates (PVC,glass) have been successfully prepared following this cost-effective method. Surface functionalization ofthese electrodes by chemicals compounds and biomolecules was studied using impedance spectroscopy andchemiluminescent detection in order to assess their integration as electrochemical transducers in sensorsand biosensors microdevices.The second part of this work consisted in photopatternable conductive composite elaboration using a simpleand straightforward route based on SU-8 epoxy-based negative photoresist matrix mixed with carbon filler.The electrodes, obtained by the classical photolithography method, and after an electrochemical pretreatment,exhibited very good electrochemical behaviors, opening the path to various electrochemicaldetections and grafting possibilities. Finally, the direct electrografting of biomolecules was demonstratedusing aniline modified oligonucleotide probes. The grafted probes were shown to be available for targethybridization and the material compatible with a chemiluminescent detection of the interactions between theimmobilized single stranded DNA and its complementary sequence in a 100 pM to 200 nM range

Ce travail porte sur la synthèse de différentes séries de systèmes conjugués bi et tridimensionnels afin d'aboutir à de nouvelles classes de matériaux semi-onducteurs organiques présentant des propriétés optiques et de transport de charge isotropes. Une première partie est consacrée à la synthèse de systèmes conjugués dérivés du 3,4-phénylénedioxythiophène afin d'aboutir à des polymères et oligomères solubles analogues du poly(3,4-éthylènedioxythiophène) mais dépourvus de carbones sp3. La plus large partie de ce travail décrit la synthèse de différentes séries de molécules de structure tridimensionnelle construites par fixation de systèmes conjugués linéaires sur un noeud central (silicium, carbone, phosphore et azote). Sur la base de l'analyse des propriétés électroniques et physico-chimiques de ces différentes classes de composés, les systèmes dérivés de la triphénylamine ont fait l'objet d'un travail de synthèse plus poussé et plusieurs de ces composés ont été utilisés comme matériau actif pour la réalisation de dispositifs organiques tels que transistors à effet de champ et cellules solaires
This work deals with the synthesis of different series of two and three-dimensional conjugated systems in order to lead to new classes of organic semiconductor materials with isotropic optical and charge transport properties. A first part is devoted to the synthesis of conjugated systems derived from 3,4-phenylenedioxythiophene in order to obtain soluble polymers and oligomers analogous to poly (3,4-ethylenedioxythiophene) but without sp3 carbons. The bulk of this work describes the synthesis of different series of molecules of three-dimensional structure built by fixing linear conjugated systems on a central node (silicon, carbon, phosphorus and nitrogen). On the basis of the analysis of the electronic and physicochemical properties of these different classes of compounds, the systems derived from triphenylamine have been the subject of a more advanced synthesis work and several of these compounds have been used as a material. Active for the realization of organic devices such as field effect transistors and solar cells

Les composés à anions mixtes peuvent permettre d'atteindre des structures et des propriétés inaccessibles dans le cas de phases mono-anionique, ce qui offre de nombreuses opportunités pour la recherche exploratoire de composés à anions mixtes fonctionnels. Un intérêt majeur de la présence d’anions multiples au sein d’une phase est l'ingénierie du band gap via les contributions des orbitales anioniques en haut de la bande de valence, permettant ainsi le contrôle de la structure électronique et des propriétés. De plus, les environnement hétéroleptiques autour d'un cation (entouré d'au moins deux types d'anions) permettent d'accentuer le caractère acentrique d'une entité structurale, et donc la polarité dans le cas d'un arrangement polaire par rapport à un analogue mono-anionique. Ces deux aspects combinés, c'est-à-dire l'ingénierie du band gap et le caractère acentrique local tous deux modulables avec plusieurs anions, sont puissants pour contrôler et exacerber diverses propriétés. Dans le but d'atteindre de tels environnements dans des phases innovantes à anions mixtes et d'étudier leurs propriétés physiques et chimiques, plusieurs séries de composés ont été formulées sur la base d’unités structurales à anions mixtes intéressantes et leurs synthèses ont été tentées. Dans ce travail, une grande variété de nouveaux systèmes sont présentés, y compris certains environnements peu répandus et propriétés remarquables : propriétés d’optique non linéaire, propriétés magnétiques et propriétés photoélectriques. Parmi ces composés, une grande série de nouveaux composés, dont Ba5(VO2S2)2(S2)2, caractérisés par des thiovanadates hétéroleptiques (VO2S2, VO3S, VOS3) et la présence de paires dichalcogénures sont décrits. À partir de ces éléments constitutifs, notre stratégie pour atteindre les phases polaires a été couronnée de succès avec l'un de ces composés présentant des propriétés d’optique non linéaires (SHG) intéressantes. Aussi, une série de phases polyvalentes halogénure-thiovanadates (halogénure = F, Cl et I) a également pu être développée et montre l'apparition d'un courant photoélectrique sous lumière visible. De plus, l’alignement des bandes calculées par rapport aux réactions d'évolution de H2 et O2 en fait des candidats potentiels pour la photocatalyse de l'eau sous lumière visible. D'autre part, le premier oxysulfure de type Fresnoite (polaire) aux propriétés SHG est également présenté. Enfin, des phases magnétiques ont également été développées comme le composé Ba10Fe7.75Zn5.25S18Si3O12 non centrosymétrique, avec des tétraèdres à anions mixtes (Fe/Zn)3O impliqués dans un cluster magnétique original qui forme l’unité structurale élémentaire. Ces séries de composés sont discutées en s’appuyant également sur des calculs DFT afin de fournir une compréhension de leurs relations structure-propriétés pour aider à concevoir davantage de matériaux à anions mixtes fonctionnels
Mixed anions compounds may allow to reach structures and properties inaccessible in the case of single anion phases, which provide great opportunities for exploratory research of functional mixed anions compounds. One major interest of mixing anions in a phase is the band gap engineering by controlling the contribution of anionic orbitals at the top of the valence band, hence controlling the electronic structure and the properties. In addition, heteroleptic environments around a cation (directly surrounded by at least two types of anions) makes it possible to accentuate the acentric character of a structural entity, and therefore the polarity in the case of a polar arrangement comparing to a mono-anionic analogue. These two aspects combined, i.e. band gap engineering and local acentric character both reached with multiple anions, are powerful to control and exacerbate various properties. With the aim to reach such environments in innovative mixed anion phases and study their physical and chemical properties, several series of potential materials were formulated based on interesting mixed anion building blocks and their synthesis attempted. In this work, a wide variety of new systems are presented, including some unusual environments and properties: Non-linear optical properties, magnetic properties and photoelectric properties . Among these compounds, a large series of new compounds, including Ba5(VO2S2)2(S2)2, characterized by heteroleptic thiovanadates (VO2S2, VO3S, VOS3) and the presence of dichalcogenide pairs are described. From those building blocks, our strategy to reach polar phases was successful with one of those compounds showing interesting non-linear optical properties (SHG). Also, a series of versatile halide-thiovanadates phases (halide= F, Cl and I) could also be developed and proves the appearance of a photoelectric current under visible light. In addition, their calculated bands alignment with respect to H2 and O2 evolution reactions makes them potential candidates for photocatalysis of water-splitting under visible light. On another hand, the first Fresnoite oxysulfide (polar) with SHG properties is also presented. Finally, magnetic phases were also developed like the non-centrosymmetric Ba10Fe7.75Zn5.25S18Si3O12, with (Fe/Zn)3O mixed anion tetrahedra involved in an original large magnetic cluster as elementary block. Those series of compounds are discussed with combination of DFT calculations in order to deliver a comprehension of their structure-properties relationships to help further design functional mixed anion materials

Cette thèse a pour but d'étudier le transport de charges pho- togénérées dans des matériaux hybrides composés de polymères π-conjugués et de nanocristaux de semi- conducteurs, conçus pour des applications en opto-électronique. La synthèse chimique permet d'obtenir des nanocristaux de CdSe à l'échelle du gramme ayant une faible polydispersité et des formes contrôlées (sphériques, branchées). Les ligands de surface des nanocristaux de CdSe sont échangés par de petites molécules (pyridine, éthanedithiol, phénylènediamine, butylamine, benzènedithiol) afin d'augmenter leur conductivité. L'échange de ligands modifie les niveaux énergétiques des nanocristaux, comme le montrent des études optiques et électrochimiques. Le poly(3-hexylthiophène) déposé sous forme de couches minces présente différents degrés de couplage intermoléculaire et de désordre énergétique selon la méthode de dépôt et le solvant utilisé. Dans les films hybrides, des mesures de diffraction de rayons X en incidence rasante montrent que la structuration cristalline de la matrice organique est modifiée par la présence des nanocristaux. Les mesures de Temps-de-Vol dans les couches hybrides montrent que les mobilités des trous et des électrons varient avec le contenu en nanocristaux, ainsi qu'avec leur forme et leurs ligands. De faibles fractions de nanocristaux provoquent une amélioration de la mobilité des trous, tandis que de plus grandes fractions la détériorent. Les mobilités électroniques sont soumises à une fraction-seuil, as- similable à un seuil de percolation. La fraction optimale de nanocristaux, du point de vue des mobilités des trous et des électrons, est de 36% en volume pour les nanocristaux sphériques avec les ligands de synthèse. Enfin, les simulations Monte-Carlo des courants transitoires photo-générés, dans un échantillon de poly(3-hexylthiophène) et dans un hybride, montrent d'une part que la distribution énergétique du poly(3-hexylthiophène) domine l'allure des courants simulés et d'autre part que les nanocristaux peuvent être assimilés à des sites difficilement accessibles du réseau cubique.

Ce travail de thèse porte sur l'étude de dérivés du pérylène-3,4:9,10-tétracarboxylique acide diimide comme semi-conducteurs pour l'électronique organique, et plus particulièrement pour la réalisation de transistors organiques à effet de champs. Les objectifs de ce travail sont la synthèse de dérivés du pérylène à l'aide entre autres de réactions d'halogénation ou de couplage de Suzuki-Miyaura, et la fabrication de transistors organiques à effet de champs. Dans un premier temps, une large gamme de dérivés du pérylène a été synthétisée et caractérisée. Des études spectroscopiques et électrochimiques ont pu être menées, notamment afin de déterminer les énergies des orbitales frontières de nos molécules. Puis dans un second temps, la réalisation de transistors organiques à effet de champs a été mise en oeuvre, en commençant par un gros travail d'optimisation des conditions de formulation des encres, de dépôt et de traitement du film. Puis ces transistors ont été caractérisés en mesurant les courants drain-source. Mots-clés : semi-conducteur, pérylène, transistor organique à effet de champs, couplage de Suzuki-Miyaura, impression jet d'encre
This study deals with the synthesis of perylene-3,4:9,10-tetracarboxylic acid bisimide derivatives and their use as semi-conductors for organic electronics, and more specifically for the realization of organic field-effect transistors. The goals of this study are the synthesis of perylene derivatives, using halogenation reactions or Suzuki-Miyaura coupling, and the fabrication of organic field-effect transistors.In the first part of the work, a wide variety of perylene derivatives has been obtained and fully characterized. Spectroscopic and electrochemical studies have been performed to determine energy levels of the frontier orbitals.In the second part, the making of organic field-effect transistors was realized, beginning with the research of optimal conditions for ink formulation, deposition and annealing of the film. Then those devices have been characterized by measuring the source-drain current.Keywords: semi-conductor, perylene, organic field-effect transistor, Suzuki-Miyaura coupling, ink jet printing

La miniaturisation croissante des composants electroniques necessite le developpement de nouvelles techniques de caracterisation operationnelles en dessous du micrometre. Cet ouvrage est consacre a l'adaptation aux materiaux semi-conducteurs du microscope a effet tunnel photonique (pstm), et plus particulierement a l'etude du phenomene de capture du champ proche optique par les sondes des microscopes a force atomique (afm). Apres avoir presente le principe et les possibilites de cet outil, nous exposons differentes approches theoriques generalement utilisees pour modeliser son fonctionnement. Ensuite, nous decrivons l'ensemble des dispositifs de mesures mise en oeuvre pour etudier les proprietes optiques des sondes afm ; nitrure de silicium, silicium a levier piezoresistif. A partir des resultats experimentaux obtenus, nous montrons l'influence obtenus, nous montrons l'influence de plusieurs parametres sur le comportement du systeme. La forme de ces sondes et les conditions d'eclairage, orientation et polarisation du faisceau laser utilise, modifient sensiblement l'emission des photons captes sur la surface d'un echantillon. Afin d'expliquer ces observations, nous les interpretons en utilisant divers modeles theoriques. Les informations recueillies sont utiles a la realisation de nouveaux capteurs specifiques a la capture du champ proche optique. Ces capteurs sont indispensables a l'amelioration des performances d'un tel microscope.

Ce memoire a pour but la fabrication et l'etude des capteurs thermoelectriques et des convertisseurs thermoelectriques a base de tellerures de bismuth et d'antimoine (composes binaires et ternaires). La technique choisie pour l'elaboration de ces materiaux thermoelectriques en couches minces est la mocvd. Apres une breve etude theorique sur les mecanismes de transports dans les semi-conducteurs et les differents parametres de la thermoelectricite ainsi que les effets thermoelectriques, les principales caracteristiques des tellerures de bismuth et d'antimoine sont presentees. Une mise au point sur le principe et la technique de depot de couches minces utilise est presentee. Les resultats de la croissance de ces couches en fonction de certain parametres, notamment la temperature de croissance, les pressions partielles de vapeur et leurs rapports sont presentes. Les caracterisations cristallines, morphologiques, electriques et thermoelectriques ont permis de maitriser la fabrication et la composition des couches et de cerner les meilleurs conditions pour obtenir des echantillons de tres bonne qualite. Ce travail termine en utilisant ces materiaux pour la realisation des convertisseurs thermoelectriques (micromodules peltier) et les capteurs thermoelectriques (capteurs de gaz et de pression). Ces dispositifs thermoelectriques ont ete elabores a partir du binaire bi 2te 3 (type n) et le ternaire (bi 1 xsb x) 2te 3 (type p) sur kapton.