Dissertations / Theses: 'Matériaux semiconducteurs organiques'

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Gao, Xue. "Injection de spin dans les semiconducteurs et les matériaux organiques." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0059/document.

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Abstract:

La spintronique utilisant des matériaux semi-conducteurs est un sujet de recherche très actif. Elle permet de combiner le potentiel des semi-conducteurs avec le potentiel des matériaux magnétiques. Le GaN pourrait être un bon candidat pour des applications en spintronique car le temps de relaxation de spin est très long. La spintronique organique est également un domaine de recherche en plein essor en raison de la longue durée de vie de spin des porteurs de charge ainsi que de leur coût relativement bas, de leur flexibilité et de leur diversité chimique. Dans un premier temps, nous montrerons que la polarisation circulaire de la lumière émise par une LED contenant une couche unique de points quantiques InAs / GaAs (QD) InAs / GaAs dopés p peut atteindre environ 18% sans champ magnétique extérieur. Une corrélation claire est établie entre le degré de polarisation de la lumière émise et l’aimantation perpendiculaire de l’injecteur. La polarisation atteint un maximum pour une polarisation appliquée de 2.5 V à 10 K, ce qui correspond à un courant injecté de 6 µA. En outre, nous observons un comportement remarquable de la polarisation pour un température comprise entre 60K et 80K. L’évolution de la polarisation en fonction de la température est discutée à la lumière de la compétition entre le temps de vie de recombinaison radiative τr et le temps de relaxation de spin τs. De plus, nous avons développé un injecteur de spin présentant une anisotropie magnétique perpendiculaire sur GaN. Nous avons d’abord optimisé la croissance de MgO pour différentes températures du substrat. Nous avons ensuite étudié la croissance de Fe puis de Co sur MgO/GaN. L’injecteur de spin Co(0001)/MgO(111) a été retenu car celui-ci permet d’obtenir un anisotropie magnétique perpendiculaire. De plus, les calculs ab initio ont également montré que l’interface Co/MgO(111) présente une grande anisotropie magnétique. Finalement, nous étudions les MFTJ basés sur une barrière de PVDF organique dopée avec des nano-particules de Fe3O4. Nous avons fabriqué avec succès une multicouche de La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co, dans laquelle la barrière organique en poly (fluorure de vinylidène) (PVDF) a été dopée avec des nanoparticules ferromagnétiques de Fe3O4. En modifiant la polarisation du PVDF, l’effet tunnel dans la jonction multiferroïque peut être commuté via la partie LSMO/PVDF/Co (polarisation positive) ou via la partie Fe3O4/PVDF/Co (polarisation négative). Cela correspond à une inversion de la magnétorésistance à effet tunnel (TMR) de + 10% à -50%, respectivement. Notre étude montre que les jonctions tunnel multiferroïques organiques dopées avec des particules magnétiques pourraient créer de nouvelles fonctionnalités en jouant sur l’interaction du magnétisme des nanoparticules avec la ferroélectricité de la barrière organique
Spintronics with semiconductors is very attractive as it can combine the potential of semiconductors with the potential of the magnetic materials. GaN has a long spin relaxation time, which could be of potential interest for spintronics applications. Organic spintronics is also very appealing because of the long spin lifetime of charge carriers in addition to their relatively low cost, flexibility, and chemical diversity. In this thesis, we investigate spin injection in spin LEDs containing either InAs/GaAs quantum dots or InGaN/GaN quantum wells. Moreover, we further study spin polarized transport in organic multiferroic tunnel junctions (OMFTJs). Firstly, we will show that the circular polarization of the light emitted by a LED containing a single layer of p-doped InAs/GaAs quantum dots (QDs) can reach about 18% under zero applied magnetic field. A clear correlation is established between the polarization degree of the emitted light and the perpendicular magnetization of the injector layer. The polarization reaches a maximum for an applied bias of 2.5V at 10K, which corresponds to an injected current of 6 µA. Also, we report a remarkable behavior of the polarization in the temperature region 60-80K. The interpretation of the bias and temperature dependence of the polarization is discussed in light of the competition between radiative recombination time τr and the spin relaxation time τs. In addition, significant efforts have been devoted to developing a perpendicular spin injector on GaN based materials to achieve spin injection without applying a magnetic field. Firstly, the growth of MgO has been investigated at various growth temperatures. Then, we studied the growth of either Fe or Co on MgO/GaN. In contrast to Fe/MgO, the Co/MgO spin injector yields a clear perpendicular magnetic anisotropy. In addition, ab-initio calculations have been performed to understand the origin of the perpendicular magnetic anisotropy at the Co/MgO(111) interface. Finally, we investigate multiferroic tunnel junctions (MFTJs) based on organic PVDF barriers doped with Fe3O4 nano particles. The organic MFTJs have recently attracted much attention since they can combine advantages of spintronics, organic and ferroelectric electronics. We report on the successful fabrication of La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co OMFTJ, where the poly(vinylidene fluoride) (PVDF) organic barrier has been doped with ferromagnetic Fe3O4 nanoparticles. By changing the polarization of the ferroelectric PVDF, the tunneling process in OMFTJ can be switched either through the LSMO/PVDF/Co part (positive polarization) or through the Fe3O4/PVDF/Co part (negative polarization). This corresponds to a reversal of tunneling magnetoresistance (TMR) from +10% to -50%, respectively. Our study shows that the doping of OMFTJs with magnetic nanoparticles can create new functionalities of organic spintronic devices by the interplay of nanoparticle magnetism with the ferroelectricity of the organic barrier

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Rodriguez, Fernand. "Synthèse de nouveaux matériaux conjugués pour l'électronique organique : fabrication et études des performances de transistors organiques et de diodes electroluminescentes." Paris 7, 2007. http://www.theses.fr/2007PA077204.

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Abstract:

Le travail de la thèse comprend un socle commun pour la conception de nouveaux matériaux pour l'électronique organique et la nanoélectronique. Grâce à une approche originale qui consiste à utiliser une monocouche auto-assemblée comme matériau actif dans un dispositif à effet de champ organique, cela nous a amené à proposer la synthèse d'oligothiophènes fonctionnalisés par une chaine alkyle terminée par une fonction acide carboxylique afin de permettre leur fixation sur AI2O3. L'optimisation de la formation des couches auto-assemblées est étudiée par PM IRRAS et AFM. La fabrication de transistors permettant d'atteindre une mobilité de 3. 5. 1CT ¯³ cm²/W. S. Au sein de la monocouche est ensuite détaillée. Dans un second temps, le travail a consisté à rechercher de nouveaux complexes organométalliques dérivés de la 8-hydroxyquinoline comme matériaux électroluminescents pour la fabrication de diodes électroluminescentes. Les ligands obtenus après fonctionnalisation en position 2 et 5 de la quinoline par des oligothiophènes sont ensuite complexés avec de l'aluminium ou du lithium. Après optimisation de la fabrication des diodes en jouant sur la nature du transporteur de trous, de la cathode ou bien des épaisseurs, les résultats ont montrés que certains des complexes synthétisés, notamment à base de lithium présentent de meilleures performances que le composé de référence AIQ3, à la fois en ce qui concerne les tensions de seui mais aussi en ce qui concerne les rendements
This thesis describes the synthesis and characterization of new conjugated materials for organic electronics. In the first part of this work we have developed an original approach to elaborating organic field-effect transistors based on a SAM consisting of bifunctional molecules containing a short alkyl chain linked to an oligothiophene moiety that acts as the active semiconductor. The SAM was deposited on a thin AI2O3 oxide layer that serves as a gate insulator. The SAMs have been characterized by polarization-modulated IR reflection-absorption spectroscopy (PMIRRAS) and AFM. Devices with well defined I/V curves have been obtained with a clear saturation allowing an estimate of the mobility: 3. 5. 1CT ¯³ cm²/W. S. The second part deals with development of new organometallic complexes based on oligothiophene- substituted 8-hydroxyquinoline for organic electroluminescence applications. Lithium and aluminium complexes have been synthesized and characterized. The OLED structures have been optimized by a careful choice of the hole-transporting layers, metal cathodes and the thickness of the emissive layer. The results show that some of the lithium complexes present better performances than the reference material AIQ3 with a lower onset voltage or a higher yield

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Derouiche, Hassen. "Étude de couches minces de matériaux organiques et applications à la réalisation de cellules solaires." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2025.

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Abstract:

Le présent mémoire porte sur la réalisation et la caractérisation des couches minces de matériaux organiques. Le but de notre étude étant la réalisation de cellules solaires organiques. De nombreuses techniques de caractérisations physico-chimiques (microscopie électronique à balayage, diffractions de rayons X, spectroscopie de photoélectrons ou XPS, spectroscopie infra-rouge et absorption optique) ont été utilisées afin de déterminer la qualité des couches et d'en améliorer ainsi leur élaboration. Nous avons fabriqué des cellules solaires organiques composées d'un seul matériau phtoactif (ZnPc). Les propriétés optiques et électriques des couches minces de ZnPc sont préservées pendant le processus d'évaporation multi cycles mis au point au laboratoire et le recuit à 150ʿC pendant 4 heures. L'augmentation du taux d'oxygène en volume de la couche mince de ZnPc a été vérifié qualitativement par XPS, L'utilisation de la méthode multi cycles a permis l'amélioration des caractéristiques photovoltai͏̈ques de ZnPc (Voc, Isc, FF et ? de 0. 42 a 0. 51 V, 0. 102 a 0. 192 mA/cmø, 0. 22 a 0. 3 et de 0. 009 % a 0. 03 %, respectivement). De plus on a pu constater que l'ajout d'une fine couche de PEDOT :PSS à l'interface ITO/ZnPc améliore le fonctionnement de la cellule. Il a été montré que les cellules solaires composées de deux couches superposées ZnPc/1,4-DAAQ ont un comportement photovoltai͏̈que. Un rendement de 0. 003% a été réalisé avec Isc=0. 02 mA/cm ø, Voc=0. 8 V et F. F=0. 17. Une amélioration de l'interface avec le DAAQ permet une augmentation du rendement. Nous avons aussi testé des cellules solaires composées par un réseau interpénétré de deux matériaux organiques (ZnPc :PTCDA) et (PVK : 1,4-DAAQ). Dans le cas d'ITO/ZNPC:PTCDA/Al, le mélange avec 25 % de poids de PTCDA donne un rendement de 0. 09% avec Isc=0. 64 mA/cm ø, Voc=0. 4 V et F. F=0. 35. Le mélange ZnPc :PTCDA étant réalisé par co-évaporation sous vide. L'amélioration de la performance de la cellule solaire par l'introduction de PTCDA dans le ZnPc peut être attribuée à l'expansion du spectre d'absorption, mais aussi à la présence des multi hétérojonctions en volume. . .

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Masenelli, Bruno. "Elaboration et caractérisation de microcavités optiques à base de semiconducteurs organiques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0035.

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Abstract:

Elaboration et caractérisation de microcavités optiques à base de semiconducteurs organiques. Depuis plus de dix ans, une optoélectronique, basée sur la luminescence des matériaux organiques à liaisons conjuguées, s'est développée. Cependant, les critères imposés, concernant l'intensité rayonnée et la durée de vie des composants, sont sévères. Pour les satisfaire, trois axes de recherches sont étudiés. Le premier consiste à synthétiser de nouveaux matériaux. Le second est d'optimiser l'injection et le transport des charges. Le troisième axe, auquel nous nous sommes consacrés, est de contrôler les propriétés optiques par des structures à confinement lumineux. Dans un premier temps, nous avons déterminé les propriétés optiques (indices optiques et spectre de photoluminescence) du tri (8-hydroxyquinolate) d'aluminium (Alq3). Nous avons utilisé ce matériau organique comme couche active dans la réalisation de microcavités optiques planaires. Nous avons montré qu'il est possible de réaliser des miroirs de Bragg autour d'une couche organique sans la dégrader. Par photoluminescence angulaire, nous avons mis en évidence qu'une microcavité concentre le rayonnement monochromatique dans des lobes. Cette concentration conduit à une augmentation d'intensité selon la direction du lobe. La présente étude démontre aussi l'importance de la position de la couche émettrice au sein de la cavité. Pour une cavité dont la couche organique est placée près d'un ventre du champ électrique nous avons observé une émission selon la normale six fois plus intense que celle d'une cavité dont la couche organique est située près d'un nœud du champ. Nous avons modélisé ces résultats et mis en évidence que les cavités n'affectent pas le taux d'émission spontanée total. Enfin, nous avons réalisé des microcavités confinées selon deux directions perpendiculaires. Les miroirs latéraux ont été réalisés par photolithographie. Les mesures ont montré que le champ est peu sensible au confinement latéral. Ceci indique que la distance entre les miroirs latéraux, fixée par la technique de fabrication, reste grande devant la longueur d'onde. Cependant, bien que le comportement de ces structures soit relativement similaire à celui de cavités planaires, nous avons mis en évidence que la variation de longueur d'onde de résonance en fonction de l'angle, dans le plan de section, n'est pas celle attendue pour une cavité planaire. Ce résultat original est discuté et une explication est proposée
Fabrication and characterisation of organic semiconductor based optical microcavities For about ten years, new optoelectronic devices have developed, exploiting the luminescence of conjugated organic materials. However, drastic criteria, concerning radiated intensity and lifetime, must be met. That is the reason why research progresses on three main axes. The first one consists in the synthesis of new materials. The second deals with the optimisation of charge injection and transport in the structures. The third one, on which we focused, consists in controlling the optical properties via light confirming structures. First, we determined the optical properties (optical indices, photoluminescent spectrum) of tri (8- hydroxyquinoline) aluminium (Alq3). We used this material as the active layer in the fabrication of planar optical microcavities. We showed that it is possible to fabricate Bragg mirrors without deteriorating the organic layer. Using angular resolved photoluminescence experiments, we demonstrated that a microcavity concentrates monochromatic emission into lobes. This concentration leads to an intensity enhancement in the lobe direction. This study demonstrates the importance of emitting layer position in the cavity. We observed an intensity enhancement along the normal direction of more than six times between a cavity with its active layer near a maximum of the electrical field and a cavity with its active layer near a node of the field. We modelled the results and calculated that the total spontaneous emission rate is not affected by the cavity. Finally, we fabricated microcavities confined along two perpendicular directions. Metallic lateral mirrors were made by photolithography. Measures showed that the electric field does not experience the lateral confinement, indicating that the distance between lateral mirrors, set by the fabrication technique remains large compared to the wavelength. While these structures behave quite similarly to planar microcavities, we observed that, in the section plane, the variation of the resonant wavelength with the angle does not correspond to that of a planar microcavity. This result is discussed and we propose an explanation for it

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El, Beqqali Omar. "Propriétés électriques et diffusion d'impuretés dans des matériaux organiques : application à l'électronique moléculaire." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10116.

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Abstract:

Les materiaux moleculaires et en particulier les phtalocyanines sont susceptibles de nombreuses applications dans le domaine de l'electronique: capteurs ou transistors en films minces. Les deux premiers chapitres de la these sont consacres aux proprietes fondamentales de ces materiaux et a leur mise en uvre: 1) preparation de couches minces, mesures d'epaisseur, mesures dielectriques, mesures spectroscopiques; 2) application de la spectroscopie auger et de la spectroscopie de pertes d'energie des electrons dans les materiaux moleculaires etudies. Le troisieme chapitre aborde la question fondamentale des proprietes dielectriques des materiaux moleculaires desordonnes et montre la grande generalite des resultats experimentaux obtenus, en particulier de la relation bnn. Cependant, dans le cas particulier du dopage de phtalocyanines par coevaporation, la variation de la pente de (g) avec la temperature est tout a fait particuliere et ne peut etre expliquee par aucun des modeles developpes. Une explication basee sur un piegeage des porteurs aux sites crees par les impuretes est proposee. Le chapitre iv aborde le probleme fondamental de la diffusion d'impuretes gazeuses ou solides dans les phtalocyanines. L'effet d'un depot superficiel de dopant ou d'une autre phtalocyanine est mis en evidence et suivi en fonction du temps par des mathodes electriques ou spectroscopiques (aes, eeles, etc. ). On met en evidence l'importance du pic de retrodiffusion elastique dans la mesure de la proportion de dopant dans la phtalocyanine initiale, et dans le cas de deux phtalocyanines (pc#2lu deposee sur pczn) il apparait que la diffusion peut etre due a un echange du metal central entre molecules voisines. L'application des mesures de diffusion aux capteurs est envisagee. Le chapite v permet de relier les proprietes des transistors en film mince a base de phtalocyanine ou de bisphtalocyanine a la diffusion de l'oxyge

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Guillermet, Olivier. "Etude de films ultra-minces de PTCDI et Pd(Pc) déposés sur les surfaces Pt(001), Pt(111) et Au(001) : application à l'hétérostructure métal/PTCDI/Pd(Pc)/métal." Aix-Marseille 2, 2006. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2006AIX22042.pdf.

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Baltagi, Youssef. "Spectroscopis de modulation optique : développement d'un ensemble expérimental et application à la caractérisation de matériaux et d'hétérostructures du système GaInAs/AIInAs épitaxié sur InP." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0096.

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Abstract:

Dans ce travail, nous étudions les propriétés optiques d'hétérostructures III-V par spectroscopie de modulation optique. En particulier, nous nous intéressons au système GaInAs /AlInAs. Dans un premier temps, nous avons développé un ensemble expérimental sensible travaillant dans la gamme 0. 6-1. 8 micromètres et pour des températures variant de 8K à 600K. Nous avons également montré la faisabilité d'un prototype de photoréflectivimètre compact et performant. Nous avons, caractérisé des couches simples d'AlInAs / InP. La réponse de photoréflectivité (PR) nous a permis de mettre en évidence une modulation de composition ainsi et un effet de localisation dans AlInAs. En outre, nous avons déterminé les propriétés fondamentales de puits quantiques de GaInAs / AlInAs : détermination de la discontinuité de bande, qualité des interfaces et du materiau. Enfin, nous avons appliqué cette technique à la mesure de la position du niveau de Fermi de surface dans des structures de type UN+ (couche non dopée / couche dopée n+) AlInAs. Les mêmes types de structures ont été élaborées afin de mesurer le champ piézoélectrique dans un puits contraint de GaInAs / GaAs épitaxié sur un substrat polaire
In this work, we study using modulation spectroscopy the optical properties of III-V semiconductor compounds, especially InAlAs / InGaAs based structures. The first part of the work deals with the development of an experimental set up, whose sensitivity is 10-6. This system works between 8K and 600K, in the spectral range 0. 6 to-1. 8 micrometer. In this part we also show the feasibility of a performing prototype. The second part deals with the characterization of bulk InAlAs / InP layers. Using the temperature dependence of the Photore-flectance (PR) spectra we show the existence of a localization in the InAlAs layer due to some clustering effect. Furthennore, we have studied InGaAs/InAlAs single quantum wells. The PR technique is shown to be a powerful tool to characterize the interface and material quality, interface roughness…, and to give a qualitative determination of conduction band offset in this system. In the last part of this work, we apply the PR in order to measure the surface Fermi level in an InAlAs UN+ ( undoped layer grown on a heavily doped n+ layer) structure. The same structures have been used to measure the piezoelectric field in a InGaAs/GaAs strained SQW grown on a polar <111> GaAs substrate

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Carcel, Carole. "Synthèse d'oligoTTF à lien saturé, fonctionnalisé et conjugué : Caractérisation électrochimique et formation de matériaux." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20163.

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Perrin, Lara. "Synthèse et caractérisation de matériaux organiques dérivés du pérylène pour la conversion photovoltai͏̈que." Angers, 2003. http://www.theses.fr/2003ANGE0016.

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Abstract:

La demande croissante d'utilisation des énergies renouvelables suscite une recherche permanente de cellules solaires moins chères et plus efficaces. En raison de leur mise en forme facile et de leur faible coût de production, l'utilisation de matériaux organiques pour la préparation de dispositifs photovoltai͏̈ques dits " plastiques " semble être une alternative à la filière inorganique à base de silicium. La priorité doit concerner la mise au point de semi-conducteurs organiques thermiquement et photochimiquement stables. L'objectif de cette thèse a consisté à développer des nouveaux semi-conducteurs de type n (accepteurs d'électrons) en utilisant des matériaux dérivés de pigments organiques utilisés pour la reprographie et/ou la peinture automobile. Le travail présenté porte sur la synthèse et la caractérisation de dérivés solubles des pérylène-3,4:9,10-tétracarboxylique diimides susceptibles d'être utilisés comme matériaux accepteurs dans des cellules photovoltai͏̈ques
Increasing interest in finding new renewable energy sources has lead scientists to search for less expensive and more effective solar cells. Organic materials seem to be an alternative to replace inorganic silicon solar cells: new "plastic" photovoltaic devices are inexpensive and relatively easy to process. The main goal in this field is to produce thermally and photochemically stable organic semiconductors. The aim of this thesis is to develop new "n type" semiconductors (electron acceptors) derived from organic pigments used in xerography and automobile paints. The work presented concerns the synthesis and characterization of soluble derivatives of perylene-3,4:9,10-tetracarboxylic diimides that could be used as acceptors in photovoltaic cells

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Nos, Melodie. "Synthèse organique et auto-assemblage de métallo-polymères conjugués à faible gap pour la préparation de nouveaux matériaux organiques." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC259/document.

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Abstract:

Les travaux présentés sont centrés sur le développement de nouveaux métallo-polymères originaux à faible gap électronique,afin d’obtenir des candidats potentiels pour des dispositifs de type cellules solaires. La première partie de ce travail vise àinstaller un à deux complexes à transfert de charge (CTC) au sein de la structure du ligand, par l’utilisation dudiketopyrrolopyrrole comme accepteur (DPP) et du thiophène comme donneur dans le but de diminuer la valeur du gap. Ladeuxième partie vise à améliorer la mobilité des charges. Le développement de stratégies pour favoriser l’auto-organisationdes chaînes dans le matériau, avec l’installation d’un groupe organisant sur le ligand va permettre de générer un réseaud’interactions faibles de type π ou liaisons hydrogènes. Les métallo-polymères synthétisés sont obtenus par réaction dedéhydrohalogénation entre un ligand diacétylénique et un complexe de platine (II). Les propriétés électroniques, optiques etphysiques de ces composés originaux confirment le potentiel de ces structures pour une application potentielle en cellulesolaire organique
This work is focused on the development of original low band gap metallo-polymers to generate potential candidates for solar cell devices. In order to decrease the band gap value of the metallo-polymers, the first part of this work explores the insertion of one or two charge transfer complexes (CTC) in the ligand structure, using diketopyrrolopyrrole (DPP) as acceptor and thiophene as donor in order to decrease the band gap. The second part of this work is interested in the improvement of charge carrier mobility. The development of strategies to promote chains self-organization in the material with the introduction of an organizing group on the ligand are studied in order to generate a π-type weak interactions network or hydrogen bonds. The targeted metallo-polymers are obtained using a dehydrohalogenation reaction between a dialkyne ligand and a platinium (II) complex. Electronic, optic and physic properties characterization of these original compounds confirm the interest for using them in organic solar cell devices

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Jeux, Victorien. "Systèmes conjugués moléculaires à base de Triarylamines et d'analogues thiophéniques du Spirobi(fluorène) : de la synthèse aux matériaux." Phd thesis, Université d'Angers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01010088.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce manuscrit porte d'une part sur la synthèse, la caractérisation et l'incorporation dans des prototypes de cellules solaires de systèmes conjugués organiques et d'autres part sur l'obtention d'analogues thiophéniques du Spirobi(fluorène). En premier lieu, deux séries de composés donneur-accepteur-donneur (D-A-D) et donneur-accepteur (D-A) à base de triarylamine ont été synthétisés, caractérisés et incorporés en tant que matériaux donneurs dans des dispositifs photovoltaïques. Afin de moduler les propriétés électroniques et optiques des composés, des modifications de la nature du donneur, de l'accepteur ainsi que du chemin de conjugaison ont été effectuées. La seconde partie du travail, plus exploratoire, est axée sur la synthèse d'analogues du Spirobi(fluorène) dans lesquels deux phényles sont remplacés par des thiophènes. Après expérimentation, trois méthodologies semblent permettre l'obtention de synthons intéressants avec des rendements suffisants pour une future exploitation. Ces systèmes pourraient en particulier faciliter la fonctionnalisation dissymétrique des cycles (hétéro)aromatiques.

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Gueye, Magatte. "Propriétés électriques, optoélectroniques et thermoélectriques de matériaux à base de poly (3,4-éthylènedioxythiophène)PEDOT." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI123/document.

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Abstract:

Avec la demande sans cesse renouvelée de matériaux éco-compatibles pour l’électronique de demain, les polymères conducteurs se sont imposés comme une alternative intéressante aux matériaux déjà existants. Ils doivent leur popularité principalement à leurs propriétés électriques, optoélectroniques, thermo-chromiques, luminescentes et mécaniques, couplées à leur bonne processabilité et leur faible impact environnemental. Parmi eux, le poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) est certainement le plus connu est le plus utilisé. De nombreuses études se sont focalisées sur l’optimisation de sa conductivité électrique et des progrès remarquables ont été réalisés. Cependant, la compréhension fine de la relation structure/propriétés de ce matériau reste à élucider. C’est ainsi que dans le cadre de cette thèse nous avons décidé de plusieurs objectifs qui sont (1) la synthèse de PEDOT hautement conducteurs à structure contrôlée et optimisée, (2) l’étude des propriétés électriques, structurales et de transport électroniques dans ces PEDOT, (3) l’étude de leurs propriétés thermoélectriques et (4) l’étude de leur stabilité sous différentes conditions afin de valider leurs potentielles applications. Ainsi, après une revue de la littérature sur le PEDOT, nous étudions l’amélioration de la conductivité électrique du PEDOT:OTf et du PEDOT:Sulf, qui atteint dorénavant des valeurs à hauteur de 5400 S cm-1. Différentes techniques de caractérisation nous ont permis de mener une étude exhaustive de leurs propriétés électriques et structurales ainsi que des mécanismes de transport électronique qui en découlent. Nous nous sommes ensuite intéressés à deux de leurs propriétés thermoélectriques, l’effet Joule et l’effet Seebeck, le premier pour des applications en chauffage et le deuxième pour la récupération d’énergie. L’utilisation pour la première fois du PEDOT comme film chauffant flexible transparent est d’ailleurs présentée. On démontre par exemple que PEDOT:Sulf présente une résistance carrée de 57 Ω sq-1 pour 87.8 % de transparence et qu’une température de 138 °C peut être atteinte lorsqu’on applique 12 V. Cette thèse se conclut sur l’étude de la stabilité de nos matériaux de PEDOT sous différentes atmosphères ainsi que l’étude des mécanismes de dégradation
With the rising demand of flexible, low cost and environmentally friendly materials for future technologies, organic materials are becoming an interesting alternative to already existing inorganic ones. Organic photovoltaics, organic light emitting diodes, organic field effect transistors, organic thermoelectricity, organic transparent electrodes are all evidences of how organic materials are sought for tomorrow. Materials which can fulfill the requirements specifications of future technologies are conducting polymers, which owe their popularity to their outstanding electrical, optoelectronic, thermochromic, lighting and mechanical properties. Moreover, they exhibit good processability even on flexible substrates and low environmental impact. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) is certainly the most known and most used conducting polymer because it is commercially available and shows great potential for organic electronics. Studies dedicated to PEDOT films have led to high conductivity enhancements. However, an exhaustive understanding of the mechanisms governing such enhancement is still lacking, hindered by the semi-crystalline nature of the material itself. In such a context, this thesis has four objectives which are (1) the synthesis of PEDOT materials with an optimized and controlled structure to enhance the electrical properties, (2) the thorough characterization of the as-synthesized PEDOT in order to understand the charge transport mechanisms, (3) the study of their thermoelectric properties and (4) the study of their stability under different environments and stresses. Thus, after a literature review on PEDOT materials, we present the enhancement of the electrical conductivity of PEDOT:OTf and PEDOT:Sulf up to 5400 S cm-1 via a structure and dopant engineering, and then thoroughly study their electrical and electronic transport properties. Subsequently, two thermoelectric properties of PEDOT are investigated, namely its resistive Joule heating ability and its Seebeck effect, for both heating and energy harvesting applications. A novel application of PEDOT as flexible transparent heater is demonstrated in the first case. PEDOT:Sulf for example exhibited a sheet resistance of 57 Ω sq-1 at 87.8 % transmittance and reached a steady state temperature of 138 °C under 12 V bias. Finally, this thesis is concluded with the ageing and stability of our PEDOT based materials under different environmental stresses. While PEDOT is stable under mild conditions, heavy degradations can occur under harsh conditions. The degradation mechanisms are then investigated in this last part

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Pagoaga, Bernard. "Synthèse de nouveaux matériaux semi-conducteurs dérivés du pérylène pour l'électronique organique." Thesis, Reims, 2012. http://www.theses.fr/2012REIMS020/document.

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Abstract:

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

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Drolet, Nicolas. "Étude de dispositifs électro-optiques à base de matériaux dérivés de l'unité 2,7-carbazole." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23878/23878.pdf.

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Cloitre, Thierry. "Elaboration par MOVPE des matériaux semiconducteurs II-VI grand gap ZnSe et ZnTe : application à la croissance des superréseaux ZnSe/ZnTe." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20072.

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Abstract:

Ce memoire est consacre a la croissance epitaxiale par movpe des semiconducteurs ii-vi a grand gap, znse, znte, ainsi que des structures de type super-reseaux znse-znte. L'utilisation d'un nouveau precurseur du zinc a permis d'ameliorer considerablement la qualite des materiaux deposes (homogeneite et purete). La determination des conditions de croissance optimales de znse et znte, epitaxie grace a ce nouveau precurseur, a permis d'aboutir a la realisation effective de super-reseaux znse-znte pour movpe. Une premiere modelisation de la structure de bande de ces structures a ete realisee par la methode de la fonction enveloppe et a permis de deduire une valeur de l'offset chimique de bande de valence de 200 mev

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Bulut, Ibrahim. "Synthèse et caractérisation de matériaux semi-conducteurs pour la conversion photovoltaïque." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE005/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse consiste à développer des matériaux semi-conducteurs organiques efficaces pour le photovoltaïque organique. Le travail est focalisé sur l’optimisation de matériaux à caractère donneur d’électrons pour la préparation de dispositifs à hétérojonction volumique, en association avec un dérivé de fullerène comme matériau à caractère accepteur d’électrons. Plus particulièrement, il s’agit de réaliser une étude d’optimisation systématique de deux familles de référence (respectivement macromoléculaire et moléculaire) issus du laboratoire, qui ont déjà conduit à des performances photovoltaïques intéressantes. Pour cela, nous avons suivi une démarche rigoureuse et systématique en ciblant les paramètres chimiques les plus pertinents à faire varier. Afin de déterminer les propriétés des nouveaux matériaux ainsi synthétisés, des caractérisations spectroscopiques, électrochimiques, structurales, de transport de charge et photovoltaïque ont systématiquement été effectué
The aim of this thesis is to develop efficient semi-conducting organic materials for organic photovoltaics. This work is focuses on the optimization of electron-donor organic semiconductors for the preparation of bulk heterojunction devices, in blend with a fullerene derivative used as electron-acceptor material. More specifically, it is to perform a systematic optimization study of two reference families (macromolecular and molecular respectively) from the laboratory, which have already led to interesting photovoltaic performances. For this, we followed a structured and systematic approach targeting the most relevant chemical parameters to be varied. To determine the properties of new materials synthesized, spectroscopic, electrochemical, structural, charge transport and photovoltaic characterizations were systematically made

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Gamoudi, Maxime. "Détermination par courants thermostimulés et mesures en très basses fréquences et basses fréquences des propriétés électriques de matériaux moléculaires." Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO19015.

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Abstract:

Determination de la distribution energetique des pieges dus respectivement aux defauts de reseau et a l'oxygene dans l'anthracene par la comparaison des resultats de la methode de harnick et de la methode des thermocourants de depolarisation. Etude de l'influence des contacts sur les proprietes de conduction. Etude du polyacetylene. Mise en evidence d'une concordance complete des spectres electriques et des courants thermostimules, ce qui permet une determination du piegage dans la masse

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Hartmann, Lucia. "Elaboration et étude de matériaux hybrides orientés et nanostructurés d'intérêt pour l'électronique organique." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00819804.

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Abstract:

Le but de cette thèse était d'élaborer et d'étudier des films minces hybrides orientés et nanostructurés composés d'un polymère semi-conducteur, le poly(3-hexylthiophène) regiorégulier (P3HT) et de nanocristaux semiconducteurs de CdSe (sphères, bâtonnets). Pour cela, deux méthodes ont été mises en œuvre: la croissance épitaxiale directionnelle et le brossage mécanique. Les films de P3HT purs épitaxiés et brossés se différencient en termes de nanomorphologie, d'ordre cristallin et de structure. Les premiers présentent une morphologie lamellaire et une structure de fibre où les chaînes conjuguées sont alignées suivant l'axe de fibre. Les films brossés ne présentent pas de structure lamellaire et les domaines cristallins sont orientés préférentiellement "flat-on". Ces différences se reflètent dans les propriétés optiques des films épitaxiés et brossés. Le degré d'orientation des films brossés dépend fortement du poids moléculaire et une forte anisotropie du transport de charges a été observée. Les films hybrides épitaxiés sont nanostructurés avec localisation des nanocristaux dans les zones amorphes du P3HT. Par ailleurs, l'analyse par tomographie électronique de ces films montre une structure en bicouche avec une couche hybride surmontée d'une couche de P3HT pur. Les films hybrides brossés montrent clairement un alignement des nanobâtonnets de CdSe et des chaînes du P3HT parallèlement à l'axe du brossage. Les degrés d'orientation du P3HT et des nanobâtonnets sont corrélés et dépendent de la proportion en nanoparticules indiquant que c'est la matrice polymère qui induit l'orientation des nanobâtonnets.

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Schweicher, Guillaume. "Alignment of organic semiconductors in a thermal gradient." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2012. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209584.

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Abstract:

A systematic study of the crystallization of terthiophene, chosen as a model compound, has been carried out using the thermal gradient technique. We have observed that nucleation and growth can be decoupled for organic semiconductors (OSC) crystallizing from the melt in a temperature gradient and that these conditions lead to the generation of highly textured thin films with uniaxial in-plane alignment. Furthermore, adequate gradient conditions allow the selective growth of a single polymorphic form of terthiophene. The last results obtained on terthiophene concern the orientation of the unit cell with the reciprocal vector c* normal to the substrate and the alignment of the [100] and [-100] directions parallel to the gradient direction. It is hypothesized that the geometry of the system and the temperature profile induce a preferential fast growth direction perpendicular to the gradient direction.

In order to validate these results, we embarked on an exploratory study of the crystallization of a set of organic semiconductors, carefully selected based on rational arguments, to evaluate the potential of the thermal gradient process as well as the required parameters for an OSC to perform adequately in this treatment. As in the case of terthiophene, nucleation and growth can be decoupled for the other organic semiconductors depending on their rate of growth. Furthermore, we have been able to reproduce on another polymorphic compound the selective growth of a single polymorphic form by applying adequate gradient conditions. We have also observed that compounds tend to orient preferentially along one of their major morphological planes parallel to the substrate, indicating a heterogeneous nucleation mechanism. A careful comparison between the different samples allowed us to confirm and complete our growth mechanism proposition. Based on the undercooling, maximal growth rate, primary and secondary nucleation rates of the compound, geometry of the system and adequate gradient parameters, a preferential alignment of the crystals along the thermal gradient direction can be achieved. Finally, we showed through this investigation and careful comparison that 2,7-didodecyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene possesses all the characteristics to be an excellent material candidate for the thermal gradient processing: low primary nucleation rate, moderate undercooling, high growth rate, platelet-like crystal growth morphology and liquid crystal phase allowing preorganization of the compound before crystallization and processing on single substrates without dewetting. Moreover, this compound is currently one of the best solution processable organic semiconductors.

We then investigated the directional crystallization of 2,7-dioctyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene directly from its liquid crystal phase as a function of thermal gradient parameters (magnitude of the gradient, sample velocity) and film thicknesses in thin film geometry (spin-coated films). Again, decoupling of the nucleation and growth has been observed for crystallization processed directly from the liquid crystal phase leading to the generation of highly textured films presenting uniaxial in-plane alignments of the crystallites. Moreover, secondary nucleation spots highlighted by POM in the alignment region give a clue to elucidate the alignment mechanism. The unit cell orients with the reciprocal vector c* normal to the substrate. Moreover, POM observation tends to indicate systematic thermal cracks orientations for higher rates of displacement (25 μm.s-1) as well as a reduction of the number of domains present in the sample, suggesting a preferential alignment of the crystallites at higher rates of displacement. All our results indicate that an optimum of the quality of the aligned film is reached for thermal gradient conditions of 120 °C - 90 °C - 25 μm.s-1.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Delaunay, Wylliam. "Synthèse et caractérisation de nouveaux matériaux organophosphorés pour des applications en optoélectronique." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00942602.

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Abstract:

Ce manuscrit décrit la synthèse et la caractérisation de nouvelles molécules incluant un cœur organophosphoré, le phosphole. Certaines de ces molécules ont été utilisées pour la fabrication de dispositifs OLEDs ou de cellules photovoltaïques organiques. Le premier chapitre fait un état de l'art de la chimie du phosphole dans le domaine des matériaux organiques entre 2010 et 2013. Le second chapitre décrit la synthèse et l'étude physico-chimique de molécules qui permettent de moduler l'angle de torsion dans les systèmes π conjugués pour faire varier les propriétés optiques et rédox. Une de ces molécules a permis la fabrication d'une diode blanche organique. Le troisième chapitre de ce manuscrit présente une structure tridimensionnelle intéressante, le 1,1-biphosphole. En plus de posséder une structure tridimensionnelle, ces structures présentent un mode de conjugaison original, la conjugaison σ-π, qui permet de réduire l'écart HO-BV de nos systèmes. Une de ces molécules a permis la fabrication de la première cellule photovoltaïque organique avec un dérivé du phosphole inséré dans la couche active. Dans une deuxième partie, ce chapitre traite également de la réactivité originale du 1,1'-biphosphole qui permet de fonctionnaliser l'atome de phosphore par une simple substitution nucléophile, permettant d'insérer une grande variété de substituants pour moduler les propriétés des molécules. Pour finir, ce manuscrit présente un quatrième chapitre qui implique le phosphole comme unité coordinante afin de réaliser des nouveaux complexes qui permettent de réaliser une ortho-métallation par activation C-H. De nouveaux complexes ortho-métallés d'Ir(III) et de Rh(III) ont été synthétisés et caractérisés.

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Pereira, Marco. "Etude des propriétés électromécaniques de semi-conducteurs organiques." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0271/document.

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Abstract:

L’opinion publique est consciente que l’électronique qui nous entoure présente un coût de développement et de production important en plus d’un impact environnemental non négligeable. C’est dans le but de résoudre ces inconvénients que l’électronique organique est étudiée et développée. L’électronique organique a été introduite par la découverte de polymères conducteurs, par les prix Nobel de chimie de l’année 2000, Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid et Hideki Shirakawa. Depuis lors cette technologie c’est grandement développée, on note ainsi de nos jours la commercialisation des écrans OLED (Organic Light Emitting Diode) mais aussi d’autres composants organiques comme les MEMS (Micro ElectroMechanical System), des systèmes liant l’électronique et la mécanique. Ces MEMS organiques sont de plus en plus étudiés et développés dû à une plus grande flexibilité des semi-conducteurs organiques par rapport à leurs homologues inorganiques. Cependant, même si la recherche sur la mécanique des polymères et l'électronique des semi-conducteurs organiques est avancée, l'interaction électromécanique de ces semi-conducteurs n'est que peu étudiée. Néanmoins, il est nécessaire de comprendre cette interaction pour développer l'électronique flexible de demain. L'objectif de ces travaux est donc d'approfondir les connaissances sur l'interaction électromécanique au sein des semi-conducteurs organiques et de développer des outils/méthodes facilement transposables à l'étude de nouvelles molécules. Pour mieux comprendre l'interaction entre la déformation de la structure des semi-conducteurs et leur réponse électrique, ces derniers sont fabriqués sous forme de monocristaux pour étudier un arrangement moléculaire parfait, sans défauts, dans les trois dimensions de l'espace. Ainsi donc dans un premier temps, l'influence de la structure moléculaire sur la mobilité des charges a été étudiée dans le cas du rubrène. Même s'il est majoritairement avancé que la distance intermoléculaire est la raison de la variation de mobilité dans le rubrène, il s'avère que la réponse électrique dépend en réalité d'un réarrangement moléculaire et de la variation d'une multitude de paramètres intra/intermoléculaires modifiant le couplage électronique entre molécules. Dans un deuxième temps, la réponse électromécanique de transistors, à diélectrique d’air, à base de rubrène a été étudiée. Dans ces systèmes plus complexes, plusieurs paramètres sont modifiés lors de la déformation. A l'aide du facteur de jauge, il est possible de mettre en évidence que la réponse électromécanique de ces transistors dépend majoritairement de la modification mécanique et électrique du contact entre le semi-conducteur et les électrodes. La forte amélioration de la réponse électrique des transistors a permis la fabrication de capteurs de forces capables de mesurer des forces de l'ordre de 230 nN. Finalement, les méthodes développées et utilisées lors de ces travaux ont été utilisées pour amorcer la fabrication et caractérisation électrique de transistors à base de pérovskites hybrides, dans le but d'étudier l'interaction électromécanique de ces matériaux émergents
The public mind is aware of electronics drawbacks, the costs of development and production are important and the environmental impact can be denied. In order to solve those downsides, the organic electronics is studied and developed. This electronics have been introduced with the discovery of conductive polymers by the Nobel prices of chemistry from the year 2000, Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid et Hideki Shirakawa. Since then, this technology has been widely developed and nowadays OLED (Organic Light Emitting Diode) screens as well as others devices like MEMS (Micro ElectroMechanical System), systems connecting electronics and mechanics, are commercialized. Those organic MEMS are more and more studied and developed due to a better flexibility of the organic semiconductors compared to the inorganic ones. However, even if the research on the polymer mechanics and semiconductor electronics is advanced, the electromechanical interaction of the organic semiconductors is poorly studied. Nevertheless, it is necessary to understand this interaction in order to develop the flexible electronics of tomorrow. Thus, this work has been focused on investigating the electromechanical interaction inside the organic semiconductors and developing tools/methods usable to study with ease new molecules. To better understand the electromechanical interaction between molecular structure and electrical response, the semiconductors are shaped into single crystals, in order to study a perfect molecular layout, without imperfections, in the three space dimensions. Hence, in the first instance, the influence of the molecular structure on the charge mobility was studied on rubrene. Even if is commonly assumed that the variation of the intermolecular distance causes the mobility changes inside rubrene, it turns out that this electrical variation is due to a reorganization of the molecules and variations of multiples inter/intramolecular parameters which modify the electronic coupling. In the second instance, the electromechanical response of air-gap transistors based on rubrene has been studied. In this more complicated systems, multiple parameters variate during the deflection. With the use of Gauge factor, it is possible to prove that the electromechanical response of those systems depends mainly on the mechanical and electrical modification of the interface electrodes/semiconductor. The high improvement of the electrical response of those air-gap transistors has been used to fabricate pressure sensors capable to detect forces as small as 230 nN. Finally, the methods developed during the previous works have been used to start the synthesis and characterization of hybrid perovskite transistors in order to study the electromechanical interaction of those emerging materials

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Li, Qian. "Organic Semiconductors Based on Triazastarphene Towards 3D : Charge Transport in Crystalline Phase." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0144.

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Abstract:

Depuis une trentaine d’années, les matériaux organiques semi-conducteurs sont l’objet de recherches fondamentales autant qu’appliquées. Cet intérêt s’explique par des propriétés communément absentes des matériaux inorganiques utilisés jusqu’à présent telles que leur légèreté, leur souplesse et leur mise en forme aisée par des techniques d’impression à bas coût. Cependant, la forte anisotropie de leurs propriétés électroniques, telles que la mobilité des charges, a limité leur intégration dans les appareils de la vie courante.Ainsi, le but de cette thèse est d’étudier de nouveaux concepts de structures moléculaires adaptées au transport de charge tridimensionnel (3D) en phase cristalline. Cette étude concerne la synthèse des molécules, la caractérisation de leurs propriétés optoélectroniques, la résolution de leur structure cristalline, des mesures de dispositifs électroniques ainsi que la modélisation de paramètres clés du transport de charge.Pour atteindre cet objectif, les règles de conception appliquées aux molécules linéaires appartenant à la série du TIPS-pentacene a été étendues à des molécule de symétrie C3h. Les molécules possèdent ainsi un cœur aromatique plan en forme d’étoile à trois bras auxquels sont ajoutés des substituants encombrants proches du centre. Deux empilements sont alors envisagés appelés empilement par les bras ou en colonne décalée pour lesquels un chemin de percolation des sauts de charge est attendu dans les 3 dimensions.Ainsi, 13 triazastarphenes substitués par des amines ou des phényles ont été nouvellement obtenus via des méthodes de synthèses originales et directes. De plus, des systèmes borofluorés ont pu être obtenus ainsi qu’une voie de synthèse originale d’un composé utilisé en OLED. D’autre part, la résolution des structures cristallines a permis d’identifier des empilements proches voir identiques de ceux escomptés. Par exemple, deux benzostarphenes présentent respectivement un empilement par les bras sur la moitié de la maille et un empilement en colonne décalée. Enfin, l’étude théorique a mis en évidence que le transport de charge devrait s’effectuer en 2D pour le premier cas et en 3D pour le second en phase cristalline.Finalement, ce travail décrit pour la première fois la synthèse de composés étendus et solubles en forme d’étoile basés sur un motif acridine. Au-delà des multiples études sur les propriétés de ces molécules ainsi que de leurs intégrations quelquefois réussies dans des dispositifs électroniques (OFETs ou cellules à solaires à perovskites), les nouvelles méthodes de synthèse et les empilements discutés en détails devraient contribuer à l’élaboration de nouvelles règles de conception de composé -conjugué et participer au développement de semi-conducteurs organiques de plus hautes performances
The research in organic electronics has attracted worldwide attention due to the specific properties of organic materials such as lightness, flexibility, large scale processing ability and low production cost. Compared with inorganic materials, the strong anisotropy and low charge carrier transport mobility limit their integrations in commercial devices. This research aims at developing molecule systems leading to three-dimensional charge transport.To reach this goal, our design strategy is to expand the generally linear-shaped molecular structure into star-shaped structure with C3h symmetry. The designed molecules consist of a planar core of fused aromatic cycles to form efficient - stacking with neighboring molecules and of bulky groups located close to the center to increase the solubility of the materials and prevent 1D columnar packing. Thus, two supramolecular arrangements are speculated (arm and column packing) where charge hopping follows pathways in 3D.Based on this design, 13 triazastarphenes substituted directly by amine or phenyl groups were synthesized and thoroughly characterized. Their electronic properties were carefully determined by UV-visible absorption spectroscopy, cyclic voltammetry and DFT calculations. Results from single crystal XRD showed that the experimental packing is similar to model for few molecules. In detail, one amino-triazastarphene has shown a new 2D layer by layer packing motif, while benzo-triazastarphenes have led to column packing in one case and half arm packing for another as expected. In addition, theoretical approach highlighted 2D and 3D dimensionality for charge carrier transport for the two later examples in the crystal phase.Finally, this work is the first report about straightforward synthesis of extended C3h acridine derivatives. Even though the performances obtained from the devices (OFETs and perovskite solar cells) based on these materials did not reach state of the art performances, the novel synthetic method and the achievement of interesting molecular arrangement motifs in single crystal can contribute to the development of high-performance OSCs

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Liu, Dizheng. "New pi-conjugated polymers for organic electronics : synthesis and study of materials designed for OFET and/or OLED applications." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2020SORUS206.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour objectif le design, la synthèse et la caractérisation de nouveaux polymères π -conjugués pour des applications en OFET et en OLED. Plus précisément, le premier objectif a été de préparer deux polymères π-conjugués liquide-cristallins à groupes pendants, nommés Polythiophene-oxa et PBTTT-Tri, qui peuvent s’autoorganiser en nanostructures ordonnées et qui présentent une conduction de type p. Le second objectif a été d’explorer deux familles de nouveaux polymères D-A pouvant présenter une activité TADF : une première famille est composée de polymères (S1, S2) présentant un squelette donneur de carbazole ou acridan et des groupements accepteurs (tels que dicyano-benzene ou cyano-pyrimidine) en groupes pendants. La deuxième famille se compose de deux nouvelles séries de polymères vinylique (S3, S4) à base des mêmes groupement donneurs et accepteurs utilisés dans la première famille, interagissant à travers l’espace. Les propriétés photophysiques en solution et en film de ces composés ont été étudiées et leurs activités TADF ont été caractérisées
This PhD thesis aims at the design, the synthesis and the characterization of new π-conjugated polymers for OFET or OLED applications. More precisely, the first objective is to prepare two side chain liquid crystalline π-conjugated polymers, namely Polythiophene-oxa and PBTTT-Tri, which can self-organize to ordered nanostructures and exhibit p-type conduction. The second objective is to explore 2 families of novel D-A polymers expected to exhibit TADF feature: one family includes two linear TADF polymers (S1, S2) based on a carbazole- or acridan-based donor backbone and acceptor moieties (such as dicyano-benzene or cyano-pyrimidine) as side groups. The other family includes two new series of vinyl polymers (S3, S4) based on through-space conjugation between the same donor and acceptor units as those used in the first family. The photophysical properties in both solution and solid state have been performed to determine if they are TADF or not

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Schlierf, Andrea. "Graphene organic hybrid materials." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAF050/document.

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Abstract:

En 2004, le carbone, la base de toute vie connue sur Terre, a marqué les esprits une fois de plus: Les scientifiques de l’Université de Manchester au Royaume Uni ont pu extraire une matière carbonée complètement nouvelle, le graphène à partir d’un morceau de graphite comme celui qui compose les crayons. À l’aide d’un ruban adhésif, ils ont obtenu une paillette de carbone de l’épaisseur d’un atome seulement, à une époque où beaucoup pensaient qu’un matériaux cristallin aussi fin ne pouvait pas être stable. Le graphène parfait est une couche monoatomique composée d’atomes de carbone hybridés sp2, arrangés en structure alvéolaire; sa structure chimique particulière lui donne des propriétés physiques et chimique remarquable. Le graphène est devenu rapidement la matière carbonée la plus intensivement étudiée parmi celles «possiblement révolutionnaires», avec ses applications potentielles s’étendant de la microélectronique aux composites, des énergies renouvelables à la médecine. En 2010, Geim et Novoselov ont été récompensés par le prix Nobel de physique pour leurs «expériences révolutionnaires sur les matériaux bi-dimensionnels en graphène» qui a ouvert une nouvelle ère dans la science des matières carbonées.La chimie non-covalente du graphène est exploitée et étudiée dans cette thèse dans le but de concevoir, produire, transformer et caractériser les nouveaux matériaux hybrides graphène-organique. L’étendue de ce travail couvre les aspects mécanistiques de l’exfoliation en phase liquide du graphène avec des colorants, les aspects fondamentaux des interactions entre le graphène et le chromophore, en phase liquide et solide, ainsi que l’élaboration de suspensions hybrides de graphène dans le but d‘applications en électronique organique et dans les matériaux composites polymères fonctionnels
In 2004, carbon, the basis of all known life on earth, has surprised once again: Researchers from University of Manchester, UK, extracted a completely new carbon material, graphene, from a piece of graphite such as is found in pencils. Using adhesive tape, they obtained a flake of carbon with a thickness of just one single atom, at a time when many believed it impossible for such thin crystalline materials to be stable. Pristine graphene is a mono-atomic sheet of, sp2 hybridized carbon atoms arranged in a honeycomb network; this particular chemical structure gives rise to its outstanding physical and chemical properties. Graphene rapidly became the most intensively studied among the ‘possibly revolutionary’carbon materials, with its potential applications reaching from microelectronics to composites, from renewable energy to medicine. In 2010, Geim and Novoselov were honored with the Nobel Prize in Physics for their “ground breaking experiments regarding the two-dimensional material graphene” that started a new era in the science of carbon materials.In this thesis we exploit and study the non-covalent chemistry of graphene to design, produce, process and characterize novel graphene organic hybrid materials. The scope of this work covers mechanistic aspects of graphene liquid phase exfoliation with dyes, fundamental aspects of graphene chromophore interactions in liquid and solid phase and the formulation of graphene hybrid suspensions towards application in organic electronics and functional polymer composite materials

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Biniek, Laure. "Polymères semi-conducteurs à faible largeur de bande interdite : de la synthèse au dispositif photovoltaïque organique." Strasbourg, 2010. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2010/BINIEK_Laure_2010.pdf.

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Abstract:

Les performances des cellules photovoltaïques organiques à hétérojonction volumique dépendent fortement des propriétés optoélectroniques du polymère semi-conducteur donneur d’électrons. Dans l’objectif d’améliorer le recouvrement avec le spectre solaire et donc la photogénération des charges, nous avons conçu et étudié toute une nouvelle famille de copolymères à faible bande interdite basés sur l’alternance d’unités thiophènes riches en électrons et 2,1,3-benzothiadiazoles pauvres en électrons. Nous avons également introduit une unité coplanaire, le thiéno[3,2-b]thiophène afin de favoriser un bon transport de charge. Pour faciliter la mise en œuvre des matériaux, nous avons greffé diverses chaînes alkyles solubilisantes sur le squelette conjugué. En faisant varier de façon méthodique un certain nombre de paramètres structuraux (nature et position des chaînes alkyles, longueur du bloc donneur, introduction de motifs plans), nous avons mis en évidence des relations entre la structure chimique et les propriétés optoélectroniques et photovoltaïques. La première partie de ce travail de thèse a consisté à synthétiser les différents monomères en utilisant les outils de la chimie organométallique. Les copolymères ont ensuite été obtenus par polycondensation par couplages organométalliques croisés. Dans la deuxième partie nous avons évalué les relations structures / propriétés à travers des caractérisations électrochimiques, optiques, structurales et de transport de charges. Nous avons finalement élaboré des cellules solaires à base de mélange copolymère: C60-PCBM et corrélé les paramètres physiques aux propriétés optoélectroniques ainsi qu’à la structure des matériaux
In the field of organic photovoltaic, conjugated electron donor polymers with improved optoelectronic properties are highly needed. Therefore, that research work is focused on the design and investigation of a new family of donor-acceptor alternating low band-gap copolymers, using 2,1,3-benzothiadiazole as electron-deficient unit, and thieno[3,2-b]thiophene and alkylthiophenes moieties as electron-rich units. By the inclusion of fused thiophene rings we intend to enhance the hole carrier properties. Various alkyl side-chains are introduced onto different positions along the conjugated backbone in order to reach efficient solubility in common organic solvents and simultaneously allow investigations of structure/properties relationships. We have also studied the effect of conjugation length and planarity on the optoelectronic properties. In the first section we discuss the synthesis methods of the monomers which involve several organic and organometallic reactions. Then, the copolymers have been synthesized by Stille or Suzuki cross coupling polycondensation. In the second part, special focus is devoted on how modifications in the conjugated backbone length and conformation (side chains length and positioning, coplanar units) are affecting the related material properties (electrochemical, UV-vis absorption, microstructure and charge carrier mobility). Finally, we have elaborated bulk heterojunction solar cells based on copolymer:C60-PCBM blend and correlated the OPV device performances with the optoelectronic properties of the polymers

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Robin, Malo. "Développement de transistors à effet de champ organiques et de matériaux luminescents à base de nanoclusters par impression à jet d’encre." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S105/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse était de démontrer les potentialités de l'impression à jet d'encre pour le pilotage d'une HLED contenant des clusters métalliques phosphorescents dans le rouges, par des transistors organiques à effet de champs. Pour atteindre ce but, le projet a été divisé en deux parties : I) La fabrication et l'optimisation de transistors organiques de type n par photolithographie puis le transfert technologique vers l'impression à jet d'encre. II) Parallèlement au développement des transistors, je me suis attaché à la conception de matériaux hybrides luminescents pour la réalisation d'HLED. Pour la partie transistor, nous avons obtenu une meilleure compréhension des facteurs influençant l'injection de charges mais aussi la stabilité électrique pour un transistor de géométrie grille basse/contacts bas avec le fullerène C60 évaporé. Nous avons démontré que la résistance de contact est d'une part gouvernée par la morphologie du SCO au niveau des électrodes et d'autre part indépendante du travail de sortie du métal. En outre, nous avons vu que la stabilité électrique des transistors est fortement impactée par la nature du contact source et drain. L'optimisation des transistors fabriqués par photolithographie, qui a essentiellement consisté à modifier les interfaces, nous a permis de développer des transistors de type n performants avec des mobilités à effet de champ saturées allant jusqu'à 1,5 cm2/V.s pour une température maximum de procédé de 115 °C. Le transfert vers un transistor fabriqué par impression à jet d'encre a ensuite été effectué. Nous avons ensuite démontré que les morphologies de l'électrode de grille et de l'isolant, fabriqués par impression à jet d'encre, ont un impact négligeable sur les performances des transistors. Pour notre structure imprimée, l'injection de charges aux électrodes S/D est en fait le facteur clé pour la réalisation de transistors performants. Finalement, des matériaux phosphorescents rouges à base de cluster métalliques octaédrique de molybdène ont été développés. Le copolymère hybride résultant présentait un rendement quantique de photoluminescence de 51 %. La réalisation de l'HLED a ensuite été effectuée par combinaison d'une LED bleue commercial et du copolymère dopé avec des clusters octaédriques de molybdène pour des applications possibles en biologie ou dans l'éclairage
The objective of this thesis was to demonstrate the potentialities of inkjet printing for driving an HLED containing red phosphorescent metallic clusters, with organic field effect transistors. To achieve this goal, the project was divided into two parts: I) The fabrication and optimization of n-type organic transistors by photolithography and then transfer to inkjet printing. II) Parallel to the development of transistors, I focused on designing luminescent hybrid materials for HLED realization. Concerning transistors, we obtained a better understanding of the factors influencing the charge injection but also the electrical stability for bottom gate/ bottom contact geometry transistor with evaporated C60 semiconductor. We have demonstrated that the contact resistance is on the one hand governed by the morphology of the SCO at the electrodes and on the other hand independent of the metal work function. In addition, we have observed that transistors electrical stability of is strongly impacted by the source and drain contact nature. The optimization of photolithography transistors, which essentially consisted of modifying the interfaces, allowed us to develop efficient n-type transistors with saturated field effect mobilities of up to 1.5 cm2/V.s for a maximal process temperature of 115 °C. The technological transfer to inkjet printed transistors was then performed. We then demonstrated that gate electrode and insulator morphologies deposited by inkjet printing, have a negligible impact on transistors performances. For our printed structure, charges injection at the S/D electrodes is in fact the key factor for high performance transistors realization. Finally, red phosphorescent materials based on molybdenum octahedral metal cluster have been developed. The resulting hybrid copolymer showed photoluminescence quantum yield up to 51%. The realization of the HLED was then carried out by combining a commercial blue LED and the copolymer doped with octahedral molybdenum clusters for possible applications in biology or lighting

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Oyhénart, Laurent. "Modélisation, réalisation et caractérisation de cristaux photoniques tridimensionnels en vue d'applications à la compatibilité électromagnétique." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13114.

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Abstract:

L'objet de ce manuscrit est l'étude de l'interaction d'une onde électromagnétique avec des matériaux dont l'indice de réfraction est modulé périodiquement à l'échelle de la longueur d'onde. Ces matériaux sont communément appelés des cristaux photoniques ou matériaux à bande interdite photonique du fait de leur analogie très forte avec les structures cristallines étudiées en physique du solide. A partir de ce domaine de la physique, nous expliquerons leurs propriétés atypiques, comme le fait d'interdire tout état propagatif sur une gamme de fréquence, de localiser spatialement ou fréquentiellement une onde, d'obtenir une ultraréfraction négative. . . Nous étudierons et comparerons la plupart des méthodes permettant de modéliser les cristaux photoniques dont une plus particulièrement, la multidiffusion. Cette théorie analytique est appliquée à une collection de diffuseurs sphériques plus ou moins ordonnés afin d'étudier différents types de défauts apparaissant dans les cristaux photoniques. Les techniques de mesure en espace libre développées pour ces matériaux confirmeront nos résultats théoriques. Elle nous permettront aussi de caractériser en micro-ondes des cristaux photoniques tridimensionnels réalisées à partir de polymères conducteurs. Ces matéraiaux dont leur première application est la compatibilité électromagnétique pourront dans un futur proche bouleverser le domaine des télécommunications optiques et micro-ondes

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Gali, Sai Manoj. "Modélisation des relations structure / propriétés de transport de charge dans les matériaux pour l'électronique organique." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0693/document.

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Abstract:

Les avancées technologiques et l'intégration massive de dispositifs électroniques nanométriques dans les objets de notre vie quotidienne ont généré une explosion des coûts de R&D, de conception et de production, ainsi que des inquiétudes sociétales quant à l'impact environnemental des déchets électroniques. En raison de procédés de production moins coûteux et à faible impact environnemental, de leur souplesse d’utilisation et de la possibilité de moduler leurs propriétés à l’infini, les molécules et polymères organiques constituent une classe de matériaux prometteuse pour la mise au point de nouveaux dispositifs électroniques. L’électronique organique couvre ainsi un vaste domaine d’applications, parmi lesquelles se trouvent les diodes électroluminescentes, les transistors à effet de champ ou les cellules photovoltaïques. Bien que la plupart de ces dispositifs soient déjà commercialisés, les processus gouvernant leur efficacité à l’échelle atomique sont loin d’être entièrement compris et maîtrisés. C’est en particulier le cas des processus de transport de charge, qui interviennent dans tous ces dispositifs.L'objectif de cette thèse est d’apporter une compréhension fondamentale des processus de transport de charge dans les semiconducteurs organiques, à partir d'approches théoriques combinant dynamique moléculaire, calculs quantiques et simulations Monte Carlo. Ce travail est développé suivant trois axes principaux:(I) Etude des relations liant l'organisation structurale et les propriétés de transport de cristaux moléculaires, et du rôle des fluctuations énergétiques dans des matériaux polymères amorphes. Des simulations Monte Carlo Cinétique (KMC) couplés au formalisme de Marcus-Levich-Jortner pour le calcul des taux de transfert ont été effectués afin de déterminer les mobilités des électrons et des trous au sein de dix structures cristallines de dérivés phtalocyanines. Dans une deuxième étude, une approche similaire a été employée afin de décrire les propriétés de transport de charge au sein d'un copolymère amorphe de fluorène-triphénylamine, ainsi que l'impact des fluctuations énergétiques sur ces dernières. La méthodologie développée permet d'obtenir, pour un faible coût calculatoire, une estimation semi-quantitative des mobilités des porteurs de charge dans ce type de système.(II) Etude de l'impact de contraintes mécaniques sur les propriétés de transport de matériaux organiques cristallins. La réponse électronique et les propriétés de transport de matériaux organiques soumis à une contrainte mécanique ont été étudiés à l'aide de simulations de dynamique moléculaire et de calculs DFT. Le rubrène cristallin et ses polymorphes, ainsi que les dérivés du BTBT, ont été considérés pour cette étude, qui révèle un couplage électromécanique inhabituel entre les différents axes cristallographiques. Les résultats démontrent en particulier que l'anisotropie structurale des monocristaux organiques conduit à une anisotropie du couplage électromécanique.(III) Etude du rôle du polyélectrolyte dans la conductivité des complexes conducteurs. Le polystyrène substitué par du bis(sulfonyl)imide est utilisé comme un contre-ion et un dopant dans les complexes conducteurs PEDOT-polyélectrolytes. En complément des analyses expérimentales, des simulations de dynamique moléculaire couplées à des calculs DFT ont été effectuées dans ces systèmes afin d'analyser l'impact de la conformation et de l'état de protonation du polyélectrolyte sur la conductivité du complexe formé avec le PEDOT.Les études décrites ci-dessus, réalisées sur différents types de matériaux en couplant différents types d'approches théoriques, ont permis d'apporter une compréhension fondamentale des propriétés de transport dans les semiconducteurs organiques. Elles mettent en particulier en évidence l'impact de l'organisation structurale, des interactions intermoléculaires et de l'application de contraintes mécaniques sur la mobilité des porteurs de charges dans ces matériaux
With the advancement of technology, miniaturized electronic devices are progressively integrated into our everyday lives, generating concerns about cost, efficiency and environmental impact of electronic waste. Organic electronics offers a tangible solution paving the way for low-cost, flexible, transparent and environment friendly devices. However, improving the functionalities of organic (opto) electronic devices such as light emitting diodes and photovoltaics still poses technological challenges due to factors like low efficiencies, performance stability, flexibility etc. Although more and more organic materials are being developed to meet these challenges, one of the fundamental concerns still arises from the lack of established protocols that correlate the inherent properties of organic materials like the chemical structure, molecular conformation, supra-molecular arrangement to their resulting charge-transport characteristics.In this context, this thesis addresses the prediction of charge transport properties of organic semiconductors through theoretical and computational studies at the atomistic scale, developed along three main axes :(I) Structure-charge transport relationships of crystalline organic materials and the role of energetic fluctuations in amorphous polymeric organic semiconductors. Kinetic Monte-Carlo (KMC) studies employing the Marcus-Levich-Jortner rate formalism are performed on ten crystalline Group IV phthalocyanine derivatives and trends linking the crystalline arrangement to the anisotropic mobility of electrons and holes are obtained. Subsequently, KMC simulations based on the simpler Marcus formalism are performed on an amorphous semiconducting fluorene-triphenylamine (TFB) copolymer, to highlight the impact of energetic fluctuations on charge transport characteristics. A methodology is proposed to include these fluctuations towards providing a semi-quantitative estimate of charge-carrier mobilities at reduced computational cost.(II) Impact of a mechanical strain on the electronic and charge transport properties of crystalline organic materials. Crystalline rubrene and its polymorphs, as well as BTBT derivatives (well studied high mobility organic materials) are subjected to mechanical strain and their electronic response is analyzed. Employing tools like Molecular Dynamic (MD) simulations and plane wave DFT (PW-DFT) calculations, unusual electro-mechanical coupling between different crystallographic axes is demonstrated, highlighting the role of inherent anisotropy that is present in the organic single crystals which translates in an anisotropy of their electro-mechanical coupling.(III) Protonation-dependent conformation of polyelectrolyte and its role in governing the conductivity of polymeric conducting complexes. Polymeric bis(sulfonyl)imide substituted polystyrenes are currently employed as counter-ions and dopants for conducting poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), resulting in PEDOT-polyelectrolyte conducting complexes. Employing MD simulations and DFT calculations, inherent characteristics of the polyelectrolyte like its acid-base behavior, protonation state and conformation, are analyzed in conjunction with available experimental data and the role of these characteristics in modulating the conductivity of resulting PEDOT-polyelectrolyte conducting complexes is highlighted.The above studies, performed on different organic electronic systems, emphasize the importance of inherent characteristics of organic materials in governing the charge transport behavior in these materials. By considering the inherent characteristics of organic electronic materials and systematically incorporating them into simulation models, accuracy of simulation predictions can be greatly improved, thereby serving not only as a tool to design new, stable and high performance organic materials but also for optimizing device performances

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Evariste, Sloane. "Systèmes π-conjugués et assemblages supramoléculaires organophosphorés : synthèse et propriétés physico-chimiques." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S058/document.

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Abstract:

Ce manuscrit décrit la synthèse et la caractérisation de nouveaux systèmes moléculaires à base de phosphore : dans la première partie sont étudiés des dérivés π-conjugués du cycle phosphole et la seconde partie fait état d'assemblages supramoléculaires à ligands phosphines. Tout d'abord, une introduction à la chimie du phosphole (historique, méthodes de synthèse, insertion dans des systèmes π-conjugués) est présentée. Le premier chapitre décrit la synthèse et l'étude physico-chimique de dérivés phospholes possédant un système π étendu afin de les utiliser en tant qu'émetteurs oranges-rouges dans des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs). Différentes modifications chimiques de la triple liaison sont ensuite mises en place pour modifier les propriétés optiques des dérivés synthétisés en déplaçant leurs maximas d'absorption et/ou d'émission vers les plus grandes longueurs d'onde. Le chapitre II décrit la synthèse et l'étude de complexes utilisant une brique phosphole acétylénique comme connecteur conjugué entre deux centres métalliques. De nouveaux complexes de Fe(II), Pt(II) et d'Au(I) ont ainsi été développés et la communication électronique entre les métaux est étudiée. La deuxième partie de ces travaux de thèse commence avec un historique sur les complexes de Cu(I) luminescents, qu'ils soient mono- ou polynucléaires, qu'ils possèdent une structure de forme cubane ou autres. Dans le chapitre III, sont présentées les synthèses, les études structurales et optiques de nouveaux assemblages supramoléculaires émissifs à l'état solide synthétisés à partir de clips moléculaires de Cu(I) préassemblés et stabilisés par des ligands phosphines (dppm ou dpmp) avec des ligands connecteurs de type cyano CN-. Ensuite, le dernier chapitre utilise cette même stratégie de synthèse en utilisant des ligands connecteurs organiques à fonctions nitriles terminales et de nouveaux complexes de Cu(I) discrets ou étendus sont caractérisés. Tout au long de cette deuxième partie, les propriétés de luminescence des dérivés de Cu(I) sont étudiées en fonction de leur environnement extérieur et des phénomènes de thermochromisme, de vapochromisme et de mécanochromisme sont mis en évidence chez certains d'entre eux
This manuscript describes the synthesis and characterization of new molecular systems based on phosphorus atom: we developed and studied π-conjugated systems based on phosphole and secondly supramolecular assemblies with phosphine ligand have been studied. Firstly, an introduction to the phosphole chemistry (history, synthesis methods, integration into π-conjugated systems) is presented. The first chapter describes the synthesis and physico-chemical study of phospholes derivatives having an extended π-system for the development of orange-red emitters in organic light-emitting diodes (OLEDs). Different molecular engineering involving the triple bond leads to modifications of the optical properties of the synthesized compounds by red-shifting their absorption and/or emission maxima. Chapter II describes the synthesis and the physical properties of complexes using phosphole based π-systems as linkers between two metal centers. New Fe (II), Pt (II) and Au (I) complexes have been developed and the electronic communication between the two metals is studied. The second part of the thesis work starts with a review on the emissive Cu(I) complexes. In Chapter III, are presented the syntheses, the structural and optical studies of new solid-state emissive supramolecular assemblies synthesized from pre-assembled Cu(I) molecular clips and stabilized by phosphine ligands (dppm or dpmp) with cyano ligands as linkers. Then in the final chapter new Cu(I) complexes are synthesized by using organic ligands with terminal nitrile functions as linkers. The solid-state luminescence properties of these new Cu(I) derivatives are studied according to their external environment and thermochromism, vapochromism and mechanochromism phenomena have been demonstrated for some of them

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Gaffuri, Pierre. "Nouveaux matériaux pour des LED blanches éco-efficientes : hétérostructures à base de nanofils de ZnO et luminophores d'aluminoborates sans terres rares." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALI004.

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Abstract:

L’implémentation généralisée de diodes électroluminescentes blanches (wLED), basées sur l’électroluminescence bleue d’une LED et la photoluminescence jaune d’un luminophore, représente une opportunité majeure de réduction de la consommation énergétique mondiale. Les performances des wLED reposent sur des matériaux considérés comme critiques par les mondes politiques et scientifiques, comme les nitrures de gallium et de gallium/indium pour la LED bleue, et le grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au cérium pour le luminophore. La synthèse de ces matériaux nécessite des techniques de dépôt physique et chimique coûteuses et à haute température. C’est dans ce contexte qu’ont été étudiés deux matériaux non critiques et fabriqués par des méthodes de chimie douce : les réseaux de nanofils de ZnO comme semi-conducteurs de type n, et les poudres d’aluminoborate comme luminophore. D’une part, les mécanismes de dopage extrinsèque et la modification associée de la croissance des nanofils de ZnO par dépôt en bain chimique ont été examinés, montrant les rôles dominants du pH et de la concentration en précurseurs. Les défauts et complexes de défauts incorporés au sein des nanofils de ZnO, cruciaux du point de vue applicatif, modifient largement leurs propriétés optiques et électriques. Leur croissance épitaxiale sur des couches minces de GaN de type p forme des hétérojonctions dont les propriétés d’électroluminescence sont évaluées. D’autre part, les poudres luminophores à base d’aluminoborate ont été synthétisées par la méthode Pechini, en substituant l’yttrium habituellement présent dans les particules amorphes. L’optimisation des nouvelles compositions chimiques et des traitements thermiques offre une émission spectrale large, dont le rendement quantique interne de luminescence dépasse 60 %. Cette étude permet une meilleure compréhension du piégeage d’espèces carbonées, et de leur rôle dans la luminescence. Finalement, l’intérêt des consommateurs pour de telles structures sans matériaux critiques et à basse énergie grise est mesuré et offre des perspectives optimistes pour leur développement
The widespread implementation of white light-emitting diodes (wLEDs), based on the blue electroluminescence of an LED and the yellow photoluminescence of a phosphor, represents a major opportunity to reduce global energy consumption. The performances of wLEDs are based on materials considered as critical, such as gallium and gallium/indium nitrides for the blue LED, and cerium doped yttrium aluminium garnet for the phosphor. The synthesis of these materials require costly and high-temperature physical and chemical deposition techniques. In this context, new non-critical materials have been studied and manufactured by soft chemistry methods: ZnO nanowires array as n-type semiconductor, and aluminoborate powders as phosphor. On the one hand, the mechanisms of the extrinsic doping and related modification of the growth of ZnO nanowires deposited by chemical bath deposition were investigated, showing the dominant roles of pH and precursor concentrations. Defects and complex defects incorporated in ZnO nanowires, crucial from an application point of view, greatly modify their optical and electrical proprieties. Their epitaxial growth on p-type GaN thin films forms heterojunctions whose electroluminescence properties are evaluated. On the other hand, aluminoborate-based phosphors powders were synthesized by the Pechini method, by substituting yttrium, usually present in the amorphous particles. The optimization of the new chemical compositions and thermal annealing offers a broad emission whose internal quantum luminescence efficiency exceeds 60 %. This study provides a better understanding of the trapping of carbon species, and their role in the luminescence. Eventually, consumer interest in such structures without critical materials and with low embodied energy is measured and offers optimistic prospects for their development

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Diebold, Morgane. "Systèmes composites organogélateurs/polymères semi-conducteurs : de la preuve conceptuelle aux matériaux nanostructurés pour l'électronique plastique." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAE002.

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Abstract:

L’amélioration des performances des dispositifs photovoltaïques organiques passe par le contrôle de la morphologie de leurs couches actives. Nous avons cherché à préparer une hétérojonction volumique donneur-accepteur nanostructurée en utilisant la nucléation hétérogène du poly (3-hexylthiophène) (P3HT, donneur) par des fibres d’organogélateurs à base de naphthalène diimide (NDI, accepteur). La première partie de ce travail présente l’étude des propriétés d’auto-assemblage d’organogélateurs à cœur NDI substitué par des groupements amides et des dendrons trialkoxyphényles. Nous avons évalué l’influence de la longueur de la chaîne flexible entre le cœur naphthalène et les groupements amides (2 liaisons C-C pour NDI2 et 4 pour NDI4) sur les propriétés physico-chimiques des organogélateurs. La seconde partie de ce travail met en évidence le polymorphisme du composé NDI2 en identifiant 4 polymorphes ainsi que leurs signatures optiques, spectroscopiques et structurales. Un diagramme de phase de l’état solide du NDI2 est proposé. La dernière partie de la thèse concerne l’élaboration de nano-composites donneur-accepteur entre les organogélateurs à cœur NDI et le P3HT. Le processus de formation en solution de ces nano-composites est analysé en suivant les cinétiques de cristallisation du P3HT par spectroscopie d’absorption UV-Visible et les morphologies obtenues (structures shish-kebab) par microscopie électronique en transmission. L’effet nucléant des organogélateurs sur le P3HT a été montré. Les études en cellules solaires des composés P3HT:PCBM : organogélateur ont prouvé que le rendement de conversion énergétique peut être augmenté en présence d’organogélateurs
Improving the performances of organic photovoltaic devices requires morphology control of the active layers. Highly nanostructured donor-acceptor bulk heterojunctions were prepared by heterogeneous nucleation of poly (3-hexylthiophene) (P3HT, donor) on naphthalene diimide organogelators fibers (NDI, acceptor). The first part of this work was dedicated to the self-assembly of NDI-core organogelators substituted by amide groups and trialkoxyphenyls dendrons. We evaluated the influence of the flexible chain between the naphthalene core and the amide groups (2 C-C bonds for NDI2 and 4 for NDI4) on the physico-chemical properties of the organogelators.The second part of this work focused on the polymorphism of NDI2 with identification of four different polymorphs with their optical, spectroscopic and structural signatures. A phase diagram of NDI2 in the solid state was determined. The last part of this manuscript concerns the fabrication of donor-acceptor nano-composites between NDI organogelators and P3HT. The formation process in solution of these nano-composites was analyzed by following the crystallization kinetics of P3HT by UV-Vis absorption spectroscopy and the thin film morphology (shish-kebab structures) by transmission electron microscopy. The nucleating effect of various organogelators on P3HT was demonstrated. Solar cells were made from the composites P3HT:PCBM : organogelator and their energetic conversion yield was shown to be increased in the presence of organogelators

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Vongsaysy, Uyxing. "Studies on processing additives introduced to increase the efficiency of organic solar cells : selection and mechanistic effects." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0230/document.

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Les cellules solaires organiques à hétérojonction en volume (BHJ en anglais) font l'objet d'un grand intérêt car elles représentent une source d'énergie bon marché et renouvelable. Cependant, à cause des rendements généralement bas, ce type de cellule peine à intégrer le marché. Afin d’en augmenter le rendement, contrôler la morphologie des semi-conducteurs dans la BHJ représente un élément clé. Dans ce contexte, il apparaît, dans la littérature, que les additifs solvant permettent de contrôler cette morphologie et d'augmenter les rendements.Cette thèse a pour but de fournir une étude complète sur l'utilisation des additifs. Le couple de semi-conducteurs étudié est le poly(3-hexylthiophene) (P3HT)/[6,6]-phényl-C61butanoate de méthyle (PC61BM).Une première partie présente une méthode développée pour guider la sélection d'additifs parmi une liste de solvants. Cette méthode emploie les paramètres de solubilité de Hansen des semi-conducteurs. Elle est appliquée au système P3HT/PC61BM et résulte en l'identification de trois nouveaux additifs performants. Ensuite, des caractérisations structurales, électriques et optiques sont menées sur la BHJ et permettent d'identifier les effets des additifs. Les effets de ces additifs se révèlent être différents en fonction de l'architecture des dispositifs. L'origine de telles différences est corrélée aux variations de mobilités des porteurs de charge causées par les additifs. Des tests de photo-stabilité ont été menés et montrent que les additifs sont capables d'augmenter la stabilité des cellules solaires. L’origine de telles améliorations est étudiée. Enfin, l'étude est étendue à deux autres nouveaux polymères semi-conducteurs
Polymeric bulk heterojunction (BHJ) organic solar cells (OSCs) have attracted significant interest as a low cost and renewable technology to harvest solar energy. However, their generally low efficiencies are a barrier for their movement into commercial application. Controlling the BHJ morphology is a key step in the pursuit of higher OSC efficiencies. Processing additives have emerged as effective components for optimizing the BHJ morphology. This thesis provides a comprehensive study on the introduction of additives in the formulation of semiconductors. The semiconductor system studied is based on poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PC61 BM). First, a method was developed to guide the selection of additives from a large range of solvents. This method employs the Hansen solubility parameters of the semiconductors and was successfully applied to the P3HT/PC61 BMsystem. It resulted in the identification of three new efficient additives. Next, the mechanistic role of additives in influencing the BHJ morphology is investigated by performing structural, electrical and optical characterizations. Also, the effect of additives on OSC performance was found to depend on the type of the OSC architecture. Such differences were correlated to the variations in charge carrier mobilities caused by the additive. Furthermore, photo-stability tests, performed on different types of OSCs, showed that processing additives can improve the photo-stability. The origin of such improvement is investigated. Finally, the scope of this study is extended to two other donor semiconducting polymers

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Ferhat, Salim. "Générateurs thermoélectriques imprimés sur substrats souples à base de matériaux hybrides pour des applications autour de la température ambiante." Thesis, Limoges, 2018. http://www.theses.fr/2018LIMO0032/document.

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Abstract:

Les dispositifs thermoélectriques, légers et flexibles, peuvent être particulièrement intéressants aujourd’hui dans le contexte de l’émergence de l’informatique ubiquitaire, ainsi que de la crise environnementale liée à la consommation d’énergie électrique. Cependant, beaucoup de problèmes doivent encore être résolus pour rendre les dispositifs de récupération de chaleur commercialement viables. Dans cette thèse nous avons élaboré une méthode de conception et de fabrication par impression jet d’encre de générateurs flexibles à base de semi-conducteurs organiques et hybrides. En premier lieu, les travaux ont été consacrés au développement de matériaux thermoélectriques efficaces, stables et synthétisés par voie liquide. Les stratégies d’optimisation employées reposent sur la modulation de la concentration de porteurs de charge et le contrôle de la morphologie microscopique du matériau. En second lieu, nous avons effectué un travail de conception et de modélisation de dispositifs thermoélectriques ainsi que de leurs paramètres géométriques en utilisant des outils numériques. La modélisation numérique a été réalisée par la méthode des éléments finis 3D et par couplage d’effets physiques multidimensionnels. L’aboutissement de notre projet a été la formulation des matériaux en encres pour la fabrication de générateurs thermoélectriques par la technique de dépôt par impression jet d’encre. Différentes structures et architectures ont été expérimentalement caractérisées et systématiquement comparées aux évaluations numériques. Ainsi, nous présentons une approche intégrale de conception et de fabrication de dispositifs thermoélectriques opérant à des températures proches de l’ambiant
Flexible lightweight printed thermoelectric devices can become particularly interesting with the advent of ubiquitous sensing and within the context of current energy and environmental issues. However, major drawbacks of state of the art thermoelectric materials must be addressed to make waste heat recovery devices commercially feasible. In this PhD thesis, we’ve elaborated and described a method to fabricate optimized, fully inkjetprinted flexible thermoelectric generators based on organic and hybrid semiconductors. This research project can be divided into three stages: First is the development of effective, stable and solution-processed p-type and n-type thermoelectric materials. Our effort in optimizing thermoelectric materials were based on modulation of charge carrier concentration and on control of morphology. Second, design and modeling of thermoelectric devices and their geometric parameters using numerical simulation methods. Numerical simulations were based on a 3D-finite element analysis and simulation software for coupled physical problems to model and design thermoelectric devices. Finally, formulation of materials into ink in order to produce thermoelectric generators by inkjet printing deposition. Various structures and architectures were experimentally characterized and systematically compared to numerical evaluations. Hence, we produced an extensive study on designing and producing thermoelectric devices operating at near ambient temperature and conditions

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Du, Weiwei. "Development of new organic emissive materials for organic light-emitting diodes and organic laser applications." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS215.

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Dans ce travail, de nouveaux matériaux émetteurs organiques ont été développés pour des applications dans le domaine des diodes électroluminescentes ou des lasers organiques. Tout d’abord, trois séries de molécules « through space » TADF (Fluorescence retardée activée thermiquement) à base de cœurs cyclophane ont été préparées avec succès. Leurs structures chimiques ont été caractérisées par résonnance magnétique nucléaire (RMN) et spectroscopie de masse haute résolution (HRMS). Leurs propriétés photophysiques ont été étudiées en solution et à l’état solide. Dans ces structures, le transfert de charge intramoléculaire est produit via des interactions intramoléculaires à travers l’espace entre les groupements donneur et accepteur, et leurs études ont révélé que la plupart des dérivés synthétisés présentent un caractère TADF. Les propriétés d’électroluminescence de certains dérivés ont été également étudiées en configuration OLED et des résultats prometteurs ont été mis en évidence. Ensuite, une série de molécules à gain basées sur des structures pi-conjuguées ou tridimensionnelles étendues ont été synthétisées avec succès pour des applications lasers. Leurs structures chimiques ont été caractérisées par résonnance magnétique nucléaire (RMN) et spectroscopie de masse haute résolution (HRMS). De bonnes propriétés de luminescence telles que de hauts rendements quantiques de photoluminescence (PLQY) et de courts temps de vie de fluorescence ont été démontrés en solution et à l’état solide pour la plupart des dérivés. Pour finir, ces matériaux émissifs présentent de bonnes propriétés d’émission spontanée amplifiée (ASE) avec de faibles valeurs de seuil et des dispositifs laser optiquement pompés ont également pu être fabriqués à partir de certains des dérivés de la série
In this work, new organic emitting materials were designed for the organic light-emitting diodes (OLED) or laser applications. First, three series of through-space TADF (Thermally Activated Delayed Fluorescence) molecules based on different cyclophane cores have been successfully prepared. Their chemical structures were confirmed by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and high-resolution mass spectrometry (HRMS). The photophysical properties were investigated in solution and solid state. In these systems, the intramolecular charge transfer was produced via intramolecular through-space interactions between the donor and acceptor units, and their study revealed that most of these derivatives exhibit a TADF character. The electroluminescence properties of some derivatives were also investigated in OLED configuration and promising results were evidenced. Second, a new set of soluble gain molecules based on extended π-conjugated or three dimensional (3D) structures have been successfully synthesized for laser applications. Their chemical structures were confirmed by Nuclear Magnetic Resonance (NMR), high-resolution mass spectrometry (HRMS) and elemental analysis. High luminescence properties such as high photoluminescence quantum yields (PLQY) and short fluorescence lifetimes were demonstrated in both solution and solid state for most of the derivatives. Finally, these emitting materials exhibits good amplified spontaneous emission (ASE) properties with low thresholds and optically pumped laser devices were fabricated based on some derivatives of the series

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Sizun, Thibaut. "Effet de l'humidité sur la réponse à l'ammoniac de capteurs conductimétriques à base de matériaux moléculaires." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783853.

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Abstract:

De nombreux capteurs d'ammoniac existent, mais la prise en compte de l'effet de l'humidité sur la mesure capteur est rarement assurée, y compris chez les fabricants. L'objectif de cette thèse est de proposer un transducteur conductimétrique capable de mesurer le taux d'ammoniac de façon sélective, avec une précision suffisante, pour une application au contrôle de la qualité de l'air dans un environnement à taux d'humidité variable. Le moyen employé pour atteindre cet objectif est l'utilisation de résistors à base de phtalocyanines de cobalt, sous forme de films minces, comme matériaux semi-conducteurs. L'étude porte sur la mise en forme de ces films minces réalisés par évaporation sous vide, évaporation de solvant et électrodéposition. Des bancs de mesures automatisés ont été mis en place pour effectuer les mesures électriques sous argon et pour étudierles réponses à l'ammoniac sec ou humide en appliquant des cycles exposition / repos. A partir de ces cycles de 1 min et 4 min, des réponses relatives sont calculées pour obtenir des valeurs proportionnelles aux concentrations d'ammoniac. Les effets de l'humidité seule et de l'ozone ont également été étudiés. Des tests sur la sensibilité croisée ammoniac / humidité ont été réalisés sur quatre résistors différents, dans des gammes de concentration allant de 25 à 90 ppm et dans des gammes d'humidité allant de 0 à 80% d'HR, à température ambiante. Deux d'entre eux, un résistor de phtalocyanine de cobalt (PcCo) et un résistor hybride de phtalocyanine de cobalt sulfonée /polypyrrole (s-PcCo/PPy), ont donné des résultats particulièrement intéressants.PcCo permet de discriminer des concentrations de 25, 45 et 90 ppm d'ammoniac dans une gammede 20 à 60% d'HR, avec une réponse relative de 40% à 45 ppm. De plus, mêmes si les RRs à 80%d'HR divergent légèrement, la discrimination est toujours possible entre les différentesconcentrations de NH3.s-PcCo / PPy est moins sensible à l'ammoniac, mais son étude a permis de démontrer que l'ajout dephtalocyanine dans une matrice polypyrrole augmente la sensibilité de ce matériau. Il donne uneréponse relative de 3,3% à 45 ppm. Cependant, la gamme d'humidité couverte est plus large, allant de 20 à 80% d'HR.Cette étude a donc permis de comparer des matériaux et d'estimer leur potentiel pour des applications au contrôle de la qualité de l'air avec différents taux d'humidité

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Li, Haixia. "Design and characterization of new pyridazine materials for OLEDs and OSLs applications." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS227.

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Abstract:

Dans ce travail, de nouveaux matériaux émetteurs organiques ont été développés pour des applications dans le domaine des diodes électroluminescentes ou des lasers organiques. Tout d’abord, plusieurs molécules de type Donneur-Accepteur incorporant des cœurs azotés électrodéficients variés ont été préparées avec succès, leur design étant conçu dans le but d’obtenir des émetteurs TADF. Leurs propriétés photo-physiques ont été étudiées en solution et à l’état solide. Dans ces structures, le transfert de charge intramoléculaire est produit via des interactions intermoléculaires entre les groupements D et A, et leur étude a révélé que certains d’entre eux présentent un caractère TADF. Les propriétés d’électroluminescence des composés les plus prometteurs ont été également étudiées en configuration OLED, même si à ce jour les rendements observes restent faibles. Ensuite, une série de molécules à gain basées sur des structures pi-conjuguées, toujours constituées de coeurs azotés, ont été synthétisées avec succès pour des applications lasers. Leurs structures chimiques ont été caractérisées par résonnance magnétique nucléaire (RMN) et spectroscopie de masse haute résolution (HRMS). De bonnes propriétés de luminescence telles que de hauts rendements quantiques de photoluminescence (PLQY) et de courts temps de vie de fluorescence ont été démontrés en solution et à l’état solide pour la plupart des dérivés. Pour finir, certains matériaux émissifs présentent de bonnes propriétés d’émission spontanée amplifiée (ASE) avec de faibles valeurs de seuil et des dispositifs laser optiquement pompés ont également pu être fabriqués à partir de certains des dérivés de la série
In this work, new organic emitting materials have been developed for applications in the field of light emitting diodes or organic lasers. First of all, several molecules of the Donor-Acceptor type incorporating various electro-deficient nitrogenous hearts have been successfully prepared, their design being designed with the aim of obtaining TADF emitters. Their photophysical properties have been studied in solution and in the solid state. In these structures, intramolecular charge transfer is produced via intermolecular interactions between the D and A groups, and their study revealed that some of them exhibit a TADF character. The electroluminescence properties of the most promising compounds have also been studied in OLED configuration, even if to date the observed yields remain low. Then, a series of gain molecules based on pi-conjugated structures, still consisting of nitrogenous cores, have been successfully synthesized for laser applications. Their chemical structures have been characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) and high-resolution mass spectroscopy (HRMS). Good luminescence properties such as high quantum photoluminescence yields (PLQY) and short fluorescence lifetimes have been demonstrated in solution and in the solid state for most derivatives. Finally, some emissive materials exhibit good amplified spontaneous emission (ASE) properties with low threshold values, and optically pumped laser devices could also be made from some of the derivatives of the series

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Teng, Teng. "Semiconducting Materials Based on Donor/Acceptor Units for Optoelectronic Applications." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS452.pdf.

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Abstract:

Les semi-conducteurs cristaux liquides et les matériaux à faible gap sont deux familles de matériaux intéressants pour des applications dans le domaine de l’optoélectronique. Ils peuvent être utilisés dans de nombreux dispositifs électroniques différents tels que les cellules solaires organiques (OPV), les diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les transistors organiques à effet de champ (OFET). Dans ce travail, nous nous sommes concentrés sur la conception et la synthèse de nouveaux matériaux semi-conducteurs constitués d’architectures donneur / accepteur qui présentent soit des propriétés de photoluminescence et de transport de charge élevées, soit un gap énergétique fable pour viser des matériaux ambipolaires. Les premières séries de matériaux sont des molécules organiques cristal liquides basées sur un cœur accepteur de benzothiadiazole et des groupes donneurs de type alcoxyphényle, avant de développer des structures plus complexes de type diade et triade. Les molécules à faible gap sont quant à elles constituées d’un cœur naphtalène diimide substitué par des unités comportant le benzothiadiazole. L'objectif était d'étudier leurs propriétés photophysiques, leurs propriétés de transport de charge et de corréler ces propriétés avec les propriétés structurelles des matériaux développés. Sur la base de nos résultats, nous avons démontré que ces molécules luminescentes possèdent des propriétés cristal liquide avec des structures lamellaires ou multilamellaires constituées de couches alternées d'unités fluorescentes ? Ces matériaux possèdent également une capacité élevée à transporter des charges, ce qui indique que ces composés ont un potentiel intéressant pour des applications en optoélectronique et en particulier pour des dispositifs type OFET. D’autre part, il a été démontré que les deux molécules à faible gap possèdent des propriétés de transport de charge de type n ou de type ambipolaire
Liquid crystalline semiconductors and narrow bandgap materials are two kinds of interesting materials for optoelectronic applications. They can be used in several type of organic electronic devices such as organic solar cells (OPV), Organic Light Emitting Diodes (OLED) and Organic Field Effect transistors (OFET). In this work, we focused on designing and synthesizing novel semiconducting materials based on donor/acceptor architectures which present either high photoluminescence and charge transport properties, or a narow bandgap for ambipolar charge transport. These materials are liquid crystalline molecules based on a benzothiadiazole acceptor core and alkoxyphenyl donor groups. The narrow bandgap molecules are based on a naphthalene diimide core and in this case flanked by benzothiadiazole units. The objective was to study their photophysical properties, charge transport properties, and to correlate this to the structural properties of the materials developed. Based on our results, we demostrated that these luminescent molecules possess liquid crystal properties with lamellar or multi-lamellar structures consisting of alternating layers of fluorescent units and high charge transport moieties. The charge transport properties measured of these compounds indicate that they have a potential for optoelectronic applications such as OFET devices. In addition, the two narrow bandgap molecules developed were found to exhibt n-type, and ambipolar charge transport properties

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Jouane, Youssef. "Apport des couches interfaciales à base d'oxyde de Zinc déposé par pulvérisation dans les performances des cellules photovoltaïques organiques compatibles avec des substrats flexibles." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00769542.

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Abstract:

L'exploitation des couches interfaciales à base de d'oxydes métalliques ouvre des perspectives nouvelles dans le domaine des cellules photovoltaïques organiques (PVOs). Cette thèse s'inscrit dans le développement, la caractérisation et l'analyse de couches interfaciales, à base d'oxyde de zinc (ZnO), déposées par pulvérisation cathodique, dans l'élaboration de dispositifs solaires compatibles avec des substrats flexibles et des procédés " roll-to-roll ". Après un état de l'art du domaine, une première étude sera consacrée à l'apport et à l'optimisation des dépôts par pulvérisation cathodique des films de ZnO sur des couches actives de P3HT:PCBM dans le cas de structures conventionnelles. Une seconde partie mettra en évidence l'importance des procédés de recuit des couches de ZnO déposées sur des substrats flexibles ou rigides à base d'ITO pour des structures inverses de cellules PVOs flexibles. Suite à ces études, l'élaboration de ces dispositifs sera testée et validée à partir de techniques inspirées de la lithographie douce. L'interfaçage de nouveaux matériaux tels que le graphène avec de tels couches de ZnO sera également sera abordée lors de ces recherches.

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Stoeckel, Marc-Antoine. "Propriétés physico-chimiques et électroniques des interfaces supramoléculaires hybrides." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAF002/document.

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Abstract:

Le travail réalisé durant cette thèse s’est axé sur la compréhension des mécanismes de transport de charges impliqués dans l’électronique organique ainsi que sur l’ingénierie des propriétés semiconductrices d’interfaces supramoléculaires hybrides. Tout d’abord, l’origine intrinsèque des propriétés de transport de charges a été étudiée dans de petites molécules semiconductrices, similaires en structure chimiques, mais présentant des propriétés électriques nettement différentes. Puis, les propriétés électroniques de matériaux 2D ont été modulées à l’aide de monocouches auto-assemblées induisant des propriétés de dopage antagonistes. Enfin, des pérovskites hybrides ainsi que des petites molécules semiconductrices ont été utilisées comme matériaux actifs dans la détection d’oxygène et d’humidité, respectivement, formant alors des détecteurs à haute performance. L’ensemble de ces projets utilise les principes de la chimie supramoléculaire dans leur réalisation
The work realized during this thesis was oriented toward the comprehension of the charge transport mechanism involved in organic electronics, and on the engineering of the semiconducting properties of hybrid supramolecular interfaces. Firstly, the intrinsic origin of the charge transport properties was studied for two semiconducting small molecules which are similar in terms of chemical structure but exhibit different electrical properties. Secondly, the electronic properties of 2D material were modulated with the help of self-assembled monolayers inducing antagonist doping properties. Finally, hybrid perovskites and semiconducting small molecules were used as active materials in oxygen and humidity sensing respectively, forming high-performance sensors. All the project employed the principles of the supramolecular chemistry in their realisation

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Montagnac, Gilles. "Spectroscopie Raman résonnante UV in situ à haute température ou à haute pression." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2012. http://www.theses.fr/2012ENSL0784/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, la spectroscopie Raman résonante UV (SRRUV) est appliquée pour la première fois à l'étude ‘in situ’ de matériaux carbonés à très haute température (> 2000 K) ou à haute pression (< 1 GPa).La thèse est constituée de trois parties. La première aborde notre travail de caractérisation en SRRUV (1) de films semi conducteurs de diamants ultra-nano-cristalins, (2) des kérogènes issues de météorites chondritiques et de charbons, et (3) des tholins, échantillons de carbone-hydrogène-azote, synthétisés comme analogues de l'atmosphère de Titan.L’intérêt pour ces phases du carbone en planétologie et en science des matériaux nous a poussé à mettre en œuvre leur étude ‘in situ’ en SRRUV. La seconde partie de la thèse est consacrée au développement d'une platine chauffante, grâce à laquelle les spectres Raman du graphite sous sa forme pyrolitique et HOPG ont été mesurés jusqu'à 2700 K. Ces données valident les modèles anharmoniques théoriques d’interaction électron-phonon et phonon-phonon. Le spectre Raman du graphite a été étalonné en fonction de la température et devient un « thermomètre » à très haute température.Dans la troisième partie de cette thèse, une presse à enclumes opposées a été modifiée pour suivre en SRRUV les changements structuraux de cristaux moléculaires très luminescents. Les vibrations intramoléculaires du cristal de pérylène sont étudiées sous pression par SRRUV. Ce composé est un cristal formé de molécules organiques polyaromatiques, avec des propriétés de semi-conducteur. Les effets de la pression sur certains modes de vibrations sont non linéaires et mettent en évidence des changement structuraux et de planéité de la molécule
I applied UV resonant Raman spectroscopy (UVRRS) to an ‘in situ’ study of carbon materials at very hight temperature (> 2000 K) or at high pressure (< 1 GPa).The advantages of UVRRS are presented in the first part of this PHD thesis, and used to investigate details of the composition and structure of disordered carbon materials such as: (1) n-type nanocrystalline films, (2) carbonaceous matter in chondrites and (3) tholins, HCN synthetic samples of Titan 's atmosphere.‘In situ’ Raman studies are limited to 2000 K by the visible black-body emission. I designed a high temperature cell to perform UVRRS above this limit. The second part of the manuscript presents Raman spectra of pyrolitic graphite and HOPG up to 2700 K. This data are consistent with anharmonic models up to 900 K, and show the coupling effects of electron-phonon and phonon-phonon. The last one dominates the anharmonicity above 1000 K. The Raman spectra was calibrated as a function of temperature and became a “thermometer” up to 2700 K.For high pressure measurements in the third part, I modified an anvil cell to study by UVRRS, the vibrational changes induced by pressure on very luminescent molecular organic crystals. I present an analysis at 244 nm of resonant Raman modes of perylene crystal under hydrostatic pressure up to 0.8 GPa. Some of them have a non linear feature under pressure, revealing structural and planar modifications of the molecules

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Ibrahim, Fatima. "Theoretical study of electronic structure and magnetism in materials for spintronics." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAE003/document.

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Abstract:

L'avenir de la spintronique repose sur le développement de matériaux ayant des propriétés magnétiques remarquables. L'objectif de cette thèse est de comprendre la physique des deux matériaux fonctionnels proposés pour des applications spintroniques qui utilisent des simulations de la densité fonctionnelle.Nous nous sommes intéressés dans une première partie au ferrite de gallium pour lequel il a été montré que les propriétés dépendaient de la concentration de fer.Les spectres optiques ont été calculés et comparés aux spectres expérimentaux suggérant des niveaux élevés de désordre. Dans la deuxième partie, nous avons montré une polarisation de spin à l’interface hybride formée entre la phthalocyanine de manganèse et la surface de cobalt,en accord avec les expériences de photoémission.La formation de la spinterface a été expliquée par différents mécanismes d'hybridation dans chaque canal de spin.Cette polarisation de spin est coordonnée avec des moments magnétiques induits sur les sites moléculaires
The future of the spintronics technology requires developing functional materials with remarkable magnetic properties. The aim of this thesis is to understand the physics of functional materials proposed for spintronic applications using ab-initio density functional simulations. We investigated the properties of two different functional materials. We first studied the magnetoelectric gallium ferrite GFO. The dependence of the different properties on the iron concentration has been demonstrated and discussed. The optical spectra were calculated and compared to the experimental once suggesting high levels of iron disorder. In the second part, we demonstrated a highly spin polarized hybrid interface formed between manganese phthalocyanine and cobalt surface in agreement with photoemission experiments. The formation of this spinterface was described by different hybridization mechanisms in each spin channel. This high spin polarization is coordinated with induced magnetic moments on the molecular sites

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Chevrier, Kevin. "Cohérence dans les systèmes métal/organique en couplage fort : états étendus et métasurfaces." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1235.

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Abstract:

Cette thèse expérimentale prend place dans le domaine du couplage fort entre un mode électromagnétique et des matériaux actifs organiques. Dans ce régime, l’interaction lumière/matière est si importante que les états initiaux s’hybrident et donnent naissance à des états mixtes plasmon/exciton : les polaritons. Au-delà de modifier les énergies du système, le couplage fort induit des effets collectifs tel que la cohérence, couplant ainsi des émetteurs séparés spatialement et initialement indépendants. Les travaux de cette thèse ont pour but de contrôler et de manipuler l’extension spatiale de cet état cohérent pour réaliser des matériaux d’un nouveau type. La manipulation du couplage fort lumière/matière est abordée de deux manières dans cette thèse. La première est basée sur la modification du mode optique : nous avons fait la démonstration du régime de couplage fort entre l’exciton d’un émetteur organique de type J-agrégat et un plasmon à longue extension. Ce mode plasmonique particulier permet d’étendre l’extension du domaine de cohérence jusqu’à 50 µm. La seconde méthode consiste en une action sur la composante matière, c’est-à-dire le matériau actif. Nous avons ainsi mis en évidence un nouveau type de métasurface en structurant la couche excitonique à l’échelle du micromètre, inférieure à la longueur de cohérence mais supérieure d’un ordre de grandeur à la longueur d’onde. Des effets typiques de métasurfaces sont observés, tels qu’une réponse moyennée des constituants de la surface et une forte anisotropie générées par une structuration de la couche active dans la longueur de cohérence
This experimental thesis focuses on the manipulation and control of hybrid plasmon/exciton states. These states, called polaritons, build on the strong light/matter interaction. The strong coupling regime induces collective effects and coherence, by coupling emitters spatially separated and otherwise independents. The work conducted in this thesis aims to control and handle the spatial extension of the coherent states in order to create novel materials. Two approaches are exploited to impact the light/matter interaction. The first method is based on the improvement of the optical mode: we demonstrated the strong interaction between organic semiconductor (J-aggregate) excitons and long-range surface plasmons. This plasmonic mode allows to enhanced the extension of the coherent domain up to 50 µm. The second method acts on the active material. We evidenced a new type of metasurface based on a structuration of the excitonic layer at the micrometer scale: smaller than the coherent length but significantly larger than the wavelength. The typical metasurface effects, such as effective behavior and geometry sensitivity are highlighted. We use this feature to tailor the band structure and generate an important anisotropic effect associated with the geometry of the structuration, leading to controlled emission polarization

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Djeghloul, Fatima Zohra. "Study of organic semiconductor / ferromagnet interfaces by spin-polarized electron scattering and photoemission." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062352.

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Abstract:

I studied organic semiconductor/ferromagnet interfaces by characterizing them by spin-polarized electron scattering and photoemission spectroscopy experiments. In the first part, a completely unexpected behaviour of the spin-dependent electron reflection properties of these interfaces is observed. In fact, sub-monolayer coverage of the organic molecules makes the electron reflection amplitude independent of the spin, i.e. both the reflectivity and the reflection phase become independent of the spin orientation of the incident electrons. Although I am not able at the moment to identify the cause of this phenomenon, I show that it is a very general phenomenon which is independent of the energy of the primary electrons, the choice of the ferromagnetic substrate, the choice of the organic molecule, and of the orientation of the initial spin polarization. It is not due to a change of the surface magnetization, a depolarization of the primary electrons, or a direct interaction of the molecules with the ferromagnetic substrate. Moreover, theory does not predict so far the experimental results and further research is required to unveil the physics behind these observations. In the second part of my thesis, spin-resolved photoemission experiments have been performed at the synchrotron SOLEIL. The main result is the observation of a highly spin-polarized molecule-induced electronic state close to the Fermi level. Measurements as a function of the organic layer thickness allow us to determine the interfacial character of this electronic state. Finally, these results are compared with theoretical calculations performed at the institute.

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Casademont, Hugo. "Semi-conducteurs 2D pour l’électronique flexible : évaluation du potentiel du MoS2 monocouche en tant que matériau de canal." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS365/document.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l’évaluation du potentiel d'un semi-conducteur 2D, le disulfure de molybdène (MoS2) monocouche, en tant que matériau de canal de type N pour l’électronique flexible. Ce semi-conducteur d'épaisseur nanométrique est stable chimiquement, robuste mécaniquement et possède une bande interdite directe de 1,9 eV. Le travail réalisé couvre en premier lieu la synthèse de monocouches de MoS2 par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et leur caractérisation. Les monocouches synthétisées ont été intégrées avec succès en tant que matériau de canal dans des transistors de type N stables à l'air. L'étude a mis en évidence l'impact sur les performances de l'environnement et des résistances aux interfaces métal/MoS2. Des mobilités électroniques de 20 cm²/(V.s) associées à des rapports ION/IOFF > 106 ont été obtenus. Ces performances ont permis l’intégration du MoS2 monocouche dans des transistors flexibles. Ce travail a été combiné à d’importants efforts sur l’intégration de films minces organiques électrogreffés en tant que diélectrique de grille, y compris sur substrat flexible. Dans un domaine encore jeune mais en rapide évolution, ces travaux montrent la viabilité de l’option MoS2 monocouche pour l’électronique flexible, notamment en combinaison avec les diélectriques minces organiques
This PhD thesis is dedicated to the assessment of the potential of monolayers of molybdenum disulfide (MoS2) as a N-type channel material for flexible electronics. This 2D semiconductor of atomic-scale thickness is chemically stable, mechanically robust and has a direct bandgap of 1.9 eV. This work includes the synthesis of MoS2 monolayers by Chemical Vapor Deposition (CVD) and the characterization of this material. The MoS2 monolayers were integrated in air-stable N-type transistors. The study highlighted the impact on the device performances of both the environment and the resistances at the MoS2/metal interfaces. Electronic mobilities of 20 cm²/(V.s) in combination with ION/IOFF ratios > 106 were achieved. These performances allowed integrating MoS2 monolayers in flexible transistors. This work was combined with the study of electrografted organic ultrathin films used as gate dielectrics and their integration in MoS2 transistors. This thesis shows that MoS2 monolayers are a viable option for flexible electronics operating at low bias, in particular when they are associated with ultrathin organic dielectrics

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Denis, Jean-Christophe. "Modélisation du transfert ultra-rapide d'excitons dans les semiconducteurs organiques à base de fluorene." Phd thesis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00991706.

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Abstract:

Nous présentons une étude théorique de la dynamique des excitons en solutions et films pour des molécules composées de fluorenes, complétée par des résultats expérimentaux fourni par nos collègues de l'université de St Andrews. Nous introduisons l'importance et l'intérêt d'une telle étude, et les méthodes que nous utilisons pour modéliser la photo-physique ultra-rapide (pico- et sous-picoseconde) des excitons dans ces systèmes. Nous démontrons ensuite que le transfert d'exciton en solution de molécules faites d'oligofluorenes, branchées en forme d'étoile, a pour origine la relaxation moléculaire, et à une échelle de temps plus lente, le transfert de Forster entre les bars de l'étoile. Les oligofluorenes droits ne montrent pas ce transfert ultra-rapide en solution. Enfin, nous introduisons des améliorations à la théorie standard du dipole linéaire que nous utilisons pour construire un modèle microscopique de la dynamique ultra-rapide des excitons dans les films de polyfluorenes. Nos résultats sont en très bon accord avec les expériences et permettent de gagner des connaissances détaillés des procédés de transfert d'excitons dans ces matériaux.

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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux semiconducteurs organiques'

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