Dissertations / Theses: 'Mélange de polymères semi-conducteurs'

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Al, Yaman Yasmina. "Comprendre les mélanges de polymères pour leur utilisation comme conducteurs mixtes d'ions et d'électrons." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0431.

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Abstract:

Les dispositifs organiques électrochimiques émergent comme des composants essentiels dans la bioélectronique, en particulier pour les applications nécessitant une interface avec les systèmes biologiques, tels que les implants médicaux et les dispositifs portables. Un défi récurrent dans les performances de ces dispositifs est l'inefficacité du transport ionique au sein des polymères semi-conducteurs utilisés, ce qui limite leur efficacité globale. Pour remédier à cela, nous avons d'abord étudié de nouveaux polymères hydrophiles synthétisés pour améliorer la mobilité ionique. Cependant, ces matériaux ont montré une faible solubilité, entraînant des performances insuffisantes. Nous avons donc opté pour le mélange de polymères comme solution plus pratique. En mélangeant le poly(3-hexylthiophène) (P3HT) hydrophobe avec des polymères hydrophiles tels que P3HT-b-PEO ou le polyéthylène oxyde (PEO), nous avons amélioré la mobilité ionique tout en conservant les propriétés électroniques nécessaires. Ces mélanges ont montré un comportement transistor clair, le P3HT-b-PEO agissant comme compatibilisant, améliorant significativement la stabilité par rapport au PEO seul. Les mélanges avec un P3HT de masse moléculaire plus élevée ont également présenté une meilleure stabilité et des temps de réponse plus rapides, probablement grâce à un enchevêtrement accru des polymères. Lorsque cette stratégie de mélange a été appliquée au polymère rigide Poly[2,5-(2-octyldodécyl)-3,6-dicétopyrrolopyrrole-alt-5,5-(2,5-di(thién-2-yl)thiéno[3,2-b]thiophène)] (PDPP2T-TT-OD), nous avons observé des améliorations similaires des performances, bien que la rigidité de sa chaîne principale ait limité sa compatibilité. Ce travail de recherche montre l'efficacité du mélange de polymères pour optimiser le transport ionique et la stabilité des OECT, ouvrant ainsi la voie à des dispositifs bioélectroniques plus performants
Organic Electrochemical devices are emerging as vital components in bioelectronics, particularly for applications requiring interfacing with biological systems, such as medical implants and wearable devices. A recurring challenge in the performance of these devices is the inefficient ion transport within the semiconducting polymers used, which limits their overall efficiency. To address this, we initially investigated newly synthesized hydrophilic polymers designed to enhance ion mobility. However, these materials exhibited poor solubility, leading to ineffective device performance. Consequently, we shifted our approach to polymer blending as a more practical solution. By blending the hydrophobic poly(3-hexylthiophene) (P3HT) with hydrophilic polymers such as P3HT-b-PEO or polyethylene oxide (PEO), we enhanced ion mobility while maintaining the necessary electronic properties. These blends demonstrated clear transistor behavior, with P3HT-b-PEO acting as a compatibilizer, significantly improving stability comparedto PEO alone. Blends with higher molecular weight P3HT also exhibited greater stability and faster response times, likely due to increased polymer entanglement. When this blending strategy was applied to the more rigid polymer Poly[2,5-(2-octyldodecyl)-3,6-diketopyrrolopyrrole-alt-5,5-(2,5-di(thien-2-yl)thieno[3,2-b]thiophene)] (PDPP2T-TT-OD), we observed similar improvements in device performance, although the polymer's rigid backbone limited compatibility. Overall, this research highlights the effectiveness of polymer blending in optimizing ion transport and stability in OECTs, paving the way for more efficient bio-interfacing electronic devices

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Pillin, Isabelle. "Étude cinétique de la cristallisation du poly(butylène téréphtalate) dans différentes formulations : influence des additifs et des autres polymères." Lorient, 2001. http://www.theses.fr/2001LORIS003.

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Abstract:

L'addition de colorants au poly(butylène téréphtalate) (PBT) - polyester semi-cristallin utilisé notamment dans le gainage protecteur des fibres optiques - induit des variations dimensionnelles (retrait, post-retrait) provoquées par les différences de cinétique de cristallisation selon le pigment utilisé. L'addition d'une charge minérale, particulièrement efficace en nucléation (talc) permet de contrôler la cristallisation et donc le post-retrait, une valeur minimale de 0. 15% en masse est suffisante. Les mélanges à partir de PBT et de PET ont permis d'obtenir des systèmes dont la température de transition vitreuse est ajustable en fonction de la teneur de chacun des constituants, utilisables comme matrice pour l'application "câbles chauffants auto-régulants" en mélange avec une polyoléfine chargée noir de carbone (le copolymère (éthylène-coacrylate d'éthyle) EEa). Par ailleurs, la présence d'interactions entre le PBT et l'EEA est responsable d'une miscibilité partielle entre les deux polymères, provoquant ainsi une cristallisation en deux étapes du PBT pour des teneurs en EEa supérieures à 30 %. Cette cristallisation retardée est favorisée par des courtes chaînes de PBT mais disparait en présence de faibles quantités de noir de carbone. Des morphologies originales avec formation de fibres ont été obtenues d'où une amélioration des propriétés mécaniques dans l'EEa est matrice. L'extrusion de mélanges entre le PBT et:ou le PET et l'EEA-noir de carbone a permis d'accéder à des matériaux conducteurs dont la résistivité augmente plus rapidement à partir de la température de transition vitreuse de la matrice

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Yu, Zhong-Zhen. "Procédé d'extrusion réactive appliqué à l'élaboration de mélanges de polymères et de nano-composites." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2001. http://www.theses.fr/2001INPL018N.

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Abstract:

Cette thèse porte sur le développement de procédés d'élaboration visant à améliorer d'une part, la ténacité des polymères techniques avec une diminution minimale en module et en contrainte d'écoulement et d'autre part, la conductivité électrique en présence d'une quantité minimale. Deux polymères techniques ont fait l'objet de l'étude concernant l'amélioration de la ténacité : le polyamide 6 (PA 6) et un copolyester (PETG). Le principe était de promouvoir la dispersion d'un élastomère, un poly(ethylene-co-octene) fonctionnalise avec l'anhydride maléique (poeg). Pour cela, on a diminue la disparité en terme de viscosité entre le polymère technique et l'élastomère en augmentant la viscosite du premier ou celle du second. La présence d'une faible quantité d'une résine epoxy a permis une meilleure dispersion du POEg dans le PA 6. Par conséquent, la transition fragile-ductile du PA 6 s'est déplacé a faible concentration en POEg, ce qui a limite la perte en module et en contrainte d'écoulement. La diminution de la viscosité du POEg avec l'ajout d'un polypropylene (PP), lui même fonctionnalise ensemble avec le POE, a aussi présenté un intérêt certain pour le PA 6 et le PETG, puisque le mélange fonctionnalise de poe et de pp s'est avéré plus efficace pour ameliorer la ténacité du PA 6 et celle du PETG que le POEg. Un procédé d'élaboration permettant d'obtenir des polymères techniques conducteurs a aussi été développé. Il s'agissait de disperser du graphite dans le PA 6 lors de la polymérisation in situ. La transition d'un isolant électrique (10 1 5 s/cm) à un semi-conducteur (10 4 s/cm) dépend étroitement du degré d'exfoliation et du facteur de forme (largeur/épaisseur) des feuillets du graphite dans le PA 6. Le seuil de percolation du graphite permettant cette transition à la température ambiante était de 1. 5% en poids, ce qui est nettement plus faible que la quantité du noir de carbone utilisée dans les composites polymères. La conductivité électrique du PA 6 a atteint 2 10 4 s/cm quand la quantité de graphite était de 3. 0% en poids.

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Cassignol, Caroline. "Mélanges conducteurs époxyde/polypyrrole : élaboration et caractérisation." Toulouse 3, 1998. http://www.theses.fr/1998TOU30216.

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Abstract:

La nature isolante des composites polymeres constituants certaines pieces structurales aeronautiques ne leur permet pas d'eliminer les charges electrostatiques qui apparaissent a leur surface par frottement avec l'air et causent des perturbations dans les systemes electriques. Afin de resoudre ces problemes et d'ameliorer la protection des avions contre la foudre, il a ete envisage de rendre les matrices polymeres de ces composites, conductrices de l'electricite en leur inserant un polymere conducteur electronique : le polypyrrole (ppy). La synthese et l'etude de quatre poudres de ppy differant par la nature de leur contre-ion, a montre que les ppy contiennent une quantite d'humidite variable selon la nature du contre-ion, qui favorise la conduction electronique interchaine et augmente la conductivite. Par ailleurs, des mesures de conductivite et de stabilite thermique confirment que ppy/ts est le plus stable (t#d#e#g = 254c) et le plus conducteur (6 s/cm). Obtenu sous deux morphologies differentes par polymerisation en dispersion stabilisee (ppy#d) ou non (ppy#s), ppy/ts#- est melange a une resine epoxy (rtm120) grace a quatre methodes de dispersion plus ou moins energiques. Il apparait qu'une methode de melange energique cassant les agglomerats de ppy efficacement ou des particules de ppy plus grosses dont la tendance a l'agglomeration est plus faible, favorise la formation d'un amas conducteur infini et diminue la fraction volumique de ppy a laquelle le seuil de percolation apparait. La conduction electronique par saut semble se faire de facon plus continue dans ppy#s. Parmi les melanges realises, deux presentent un faible seuil de percolation et une conductivite au seuil satisfaisante (4. 10#-#5 s/cm) : rtm120/2. 8%ppy#s et rtm120/8%ppy#d melanges respectivement grace a une tige de verre et un turax. L'etude cinetique et rheologique comparee des trois systemes montre l'effet catalytique joue par les groupements hydroxyle presents dans l'humidite contenue dans le ppy. L'acceleration de la reaction de reticulation entraine la diminution des temperatures optimales de cuisson et l'apparition plus rapide des transitions de phase. Le melange conducteur rtm120/2. 8%ppy#s presente les caracteristiques physiques et mecaniques les plus proches de celles de la resine initiale. Il necessitera donc les modifications les plus minimes du cycle de cuisson des composites structuraux.

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Payerne, Renaud. "Structure et propríétés électroniques à différentes échelles de systèmes modèles de polymères conducteurs et semi-conducteurs." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10188.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur une étude multi-échelles des propriétés structurales et électroniques de systèmes pi-conjugués dopés et non dopés. La première partie est consacrée à une étude comparative entre la polyaniline et un oligomère modèle, la tétraaniline, tous deux dopes par HCl. Elle est essentiellement basée sur l’utilisation de méthodes de dynamique de spin qui permettent de sonder le mouvement des porteurs de charge (polarons) par leur spin : 1/ la RMN : mesure du temps de relaxation nucléaire longitudinal T1 en fonction de la fréquence, 2/ la RPE : mesure de la largeur de raie en fonction de la température et de l’oxygène adsorbé. Ces études ont permis de démontrer l’existence d’un comportement métallique de la conductivité microscopique dans le polymère, non présent dans le tétramère. Ce résultat tranche le débat existant sur l’origine de l’élargissement de la raie RPE du polymère à haute température. D’autre part, il apparaît que la conductivité microscopique est quasi-1D dans les deux composes, mais nettement plus élevée dans le polymère. Le processus d’auto-organisation de polymères p-conjugués non dopés, les poly(3-alkylthiophènes) regio-reguliers, est étudié dans la seconde partie par microscopie a effet tunnel. Sur des monocouches de poly(3-héxylthiophène) et de poly(3-dodécylthiophène) déposées sur graphite (HOPG), nous avons montré que la structuration a plusieurs échelles (zones organisées/zones amorphes, taille des nanocristallites, défauts ponctuels, repliements,) dépend des paramètres de dépôt et de post dépôt. Enfin, les premières études de spectroscopie tunnel 2D ont permis de sonder les propriétés électroniques du poly(3-dodécylthiophène)
This report deals with a multi-scale study of structural and electronic properties of doped and non-doped p-conjugated systems. The first part is devoted to a comparative study of polyaniline and one model oligomer, the tetraniline, both of them being HCl-doped. It is mainly based on spin dynamics methods which allow one to probe the charge carrier (polarons) motion at a microscopic scale via their spin: 1/ NMR : measurement of the longitudinal nuclear relaxation time T1 as a function of frequency, 2/ ESR : measurement of the linewidth as a function of temperature and adsorbed oxygen amount. We have demonstrated the existence of a metallic behaviour of the microscopic conductivity in the polymer, which is not present in the tetramer. This result closes the debate about the origin of the ESR linebroadening observed in the polymer at high temperature. In addition, it appears that the microscopic conductivity is quasi-1d in both compounds, while considerably higher in the polymer. The second part deals with the self-organization of p-conjugated polymers, the regioregular poly(3-alkylthiophenes. Monolayers of poly(3-hexylthiophene) and poly(3-dodecylthiophene) deposited on graphite (HOPG) have been studied by scanning tunnelling microscopy (STM). We have shown that the structuration at different scales (organized parts vs. Disordered parts, nanocrystal size, chain bending,. ) Depends on the deposit and post-deposit parameters. Finally, some electronic properties are deduced from 2d scanning tunnelling spectroscopy (STS) measurements performed on regioregular poly(3-dodecylthiophene)

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Jouni, Mohammad. "Nouvelles architectures de nano-systèmes polymères conducteurs à base de mélanges de nanocharges conductrices." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0148/document.

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Abstract:

Le domaine de nanocomposites polymères conducteurs a fait l’objet de nombreux travaux et recherches, vu que ces matériaux présentent un fort potentiel pour de nombreuses applications concernant différents secteurs. Toutefois, malgré les progrès et les résultats obtenus pour l’instant, les performances de ce type des matériaux restent insuffisantes pour certaines applications qui peuvent requérir l’association de diverses propriétés (électriques, thermiques, blindage électromagnétique…). Dans cette thèse, on détaille l’élaboration et la caractérisation de nanocomposites polymères conducteurs. Deux types de nanocharges conductrices (nanotubes de carbone (MWCNTs) et nanoparticules d’argent (Ag-NPs)) ont été dispersées soit dans un polymère thermoplastique (polyéthylène PE), soit dans une matrice thermodurcissable (résine époxy amine). Les nanocomposites polymères conducteurs obtenus ont présenté de bonnes propriétés électriques et thermiques ainsi qu’une bonne tenue mécanique favorisée par des taux de charges relativement faibles. La thèse a non seulement étudié des propriétés fondamentales d’un point de vue expérimental mais aussi plus théorique avec de la modélisation. Entre autres, on a pu analyser les mécanismes de conduction à très basses température dans ce type de composites. Les propriétés en termes de conductivité thermique se sont révélées cohérentes avec celles obtenues en conductivité électrique. Des propriétés de blindage électromagnétique de nos composites à base de PE ont été mis en évidence par résonance magnétique nucléaire (RMN)
Conductive polymer nanocomposites have been the object of intense researches and investigations recently. In fact, these materials have shown a great potential to be useful for many applications including different sectors. However, despite the promising results reported at the moment in this area, there is still a lack in the performance which can be improved by synchronization of their properties. In this PhD work, we present the preparation and full characterization of conductive polymer nanocomposites. Two kinds of conductive nanofillers (carbon nanotubes (MWCNTs) and silver nanoparticles (Ag-NPs)) have been dispersed either in a thermoplastic polymer (polyethylene PE), or in a thermoset matrix (epoxy amine). The conductive polymer nanocomposites obtained exhibit good electrical and/or thermal properties with conserving the mechanical properties ensured by low fillers fraction. The study was not only based on experimental characterizations but also on modulation to analyze the charge carrier transport at very low temperature in these systems to provide successful understanding to some basic properties which are still actually not fully investigated. Electrical properties are in good agreement with thermal properties. Electromagnetic shielding of our PE based nanocomposites have been studied by Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

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Imbert, Béatrice. "Étude et applications de l'effet photoréfractif dans les semi-conducteurs GaAs." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112325.

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Abstract:

Les matériaux semiconducteurs d'arséniure de gallium sont bien adaptés pour des applications photoréfractives dans le domaine spectral du proche infra-rouge : l'illumination de ces matériaux Photoconducteurs par un éclairement modulé spatialement conduit à une redistribution spatiale de charges ; le champ électrique interne résultant de cette répartition de charges induit alors par effet élec tro-optique linéaire le réseau d' indice qui constitue un réseau de phase. L'étude théorique et expérimentale de la redistribution d'énergie qui accompagne la formation d'un hologramme de phase dans un cristal GaAs : Cr permet, pour des conditions d'enregistrement optimisées, l'amplification efficace d’une onde signal incidente. L'amplificateur optique GaAs : Cr est alors utilisé dans des applications telles que l'amplification cohérente d’images, les cavités auto induites et la conjugaison de phase avec gain
The compound semiconductors such as GaAs are very suitable for photorefractive applications in the near infra-red spectral region. A spatially modulated light beam incident on such a photo-conducting material produces a spatial modulation of free charges which in turn generates a space-charge field in the volume of the material. Since these semiconductors are electro-optic, the space-charge field modifies the refractive index and gives rise to a phase grating. When a pump beam and a signal beam write a phase grating in a GaAs : Cr crystal, there is an exchange of energy between the beams and under optimal conditions of operation, the signal beam can be significantly amplified. The GaAs : Cr optical amplifier has found many applications, for example, coherent image amplification, self-oscillating cavities and phase conjugation with amplification

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Barthet, Christelle. "Etude de mélanges de polymères conducteurs électroniques et ioniques comme matériaux d'électrode : synthèse chimique et caractérisation." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10107.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la synthèse chimique et aux caractérisations physico-chimiques et électrochimiques de mélanges de polymères conducteurs ionique ou électronique destinés à une utilisation en tant que matériaux d'électrode. Nous avons associé le polypyrrole et la polyaniline (pani) a deux types de polymères conducteurs ioniques: le nafion et le polyoxyde d'éthylène (poe) complexe à un sel de lithium. Dans un premier temps, nous avons sélectionné la polyaniline préférentiellement au polypyrrole du fait de sa solubilité dans la n- methyl pyrrolidinone permettant d'obtenir des mélanges homogènes de polymères en solution. Les différents méthodes de caractérisation physico-chimiques utilisées ont fourni une image des composes à différentes échelles. Les clichés de microscopie électronique a transmission du matériau pani/nafion mettent en évidence les ilots de pani de 20 à 30 nm de diamètre disperses dans la matrice de l'ionomère. Nous n'avons pu obtenir un contraste suffisant entre les deux polymères dans le compose pani/poe. Néanmoins, l'imbrication des deux polymères semble attestée par les études par spectroscopie ir-tf et calorimétrie différentielle à balayage. Malgré les contraintes stériques imposées par la structure de l'ionomère, le taux de dopage de la pani par les groupements sulfonates peut atteindre 0,4. Cependant, les limitations de ce composé pour une utilisation en tant que matériau d'électrode sont nombreuses. A sa faible conductivité électronique s'ajoutent une mauvaise électroactivité et une masse inactive importante compromettant l'obtention de fortes capacités massiques. L'activité électrochimique du matériau pani/poe est supérieure à celle du compose précèdent. Nous avons déterminé un domaine de compositions optimales, compris entre 30 et 60% en masse de poe dans l'électrode polymère, dans lequel une conductivité électronique supérieure à 10#-#2s / cm se combine a une plus grande accessibilité aux ions des sites électroactifs du pce. Le composé pani/poe, capabale de délivrer des capacités massiques supérieures a 150 ah / kg de pani, a été teste comme matériau d'électrode dans un montage bipolaire appelé supercapacité. Enfin, nous avons essayé de substituer le mélangé pani/poe au carbone utilisé pour la conduction électronique entre les particules de mno#2, oxyde métallique employé comme matériau actif dans les batteries au lithium. L'étude préliminaire a montré que l'électroactivité du mno#2 est préservé malgré son inclusion dans la matrice polymère, ce qui implique que la pani joue son rôle de relais d'électrons entre les particules

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Belguise, Aude. "Morphologie de mélanges semi-cristallins PEKK/PEI et modélisation de leurs propriétés mécaniques." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLS014.

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Abstract:

Nous étudions la réponse mécanique des chaines polymères amorphes dans leur transition vitreuse en combinant des expériences sur des matériaux réels amorphes et semi-cristallins et des approches numériques qui tiennent compte du désordre dynamique intrinsèque à ces systèmes. Tout d’abord, nous analysons la réponse faiblement non-linéaire d’un matériau polymère totalement amorphe, le PMMA. En comparant les réponses non linéaire et linéaire, nous montrons que la loi d’accélération des temps de relaxation du matériau sous l’effet de la contrainte est différente à l’échelle locale de celle mesurée à l’échelle macroscopique. Ces changements sont pilotés par le désordre dynamique intrinsèque au matériau près de Tg. A partir de nos expériences, nous montrons que la fonction d’accélération macroscopique suit une loi d’échelle qui met en jeu des exposants nouveaux qui est décrite par notre approche numérique. Nous identifions ainsi la loi d’accélération locale valable dans ce système et en déduisons une estimation de la taille des hétérogénéités dynamiques. Ensuite, nous étudions la réponse mécanique de mélanges semi-cristallins PEKK/PEI dans leur transition vitreuse. Tout d’abord, nous caractérisons les propriétés dynamiques des chaines polymères dans les deux phases amorphes interlamellaires et interfibrillaire présentes dans ces matériaux. La dynamique des chaînes résulte de deux effets, d’une part le confinement des chaines et d’autre part les fluctuations de compositions au sein des phases amorphes. En analysant les mesures DSC, nous identifions quantitativement dans chacune des phases amorphes la distribution en composition ainsi que le poids du confinement sur la dynamique des chaines. Ces analyses permettent en outre d’identifier proprement l’épaisseur moyenne des lamelles cristallines et amorphes interlamellaires mesurées par SAXS. Nous développons ensuite un modèle mécanique multi-échelles qui inclut d’une part les propriétés dynamiques des chaînes dans les deux types de phase amorphe et d’autre part la morphologie et l’arrangement des phases. Nous montrons que la connectivité entre les domaines cristallins est cruciale pour en modéliser la mécanique. Nous donnons des règles pour estimer l'effet de la connectivité entre les lamelles au sein des empilements lamellaires et entre ces empilements sur la réponse mécanique
We study the mechanical behavior of amorphous polymer chains in their glass transition by using experiments on amorphous and semi-crystalline materials and numerical approaches which take into account the dynamical disorder of these systems. First, we analyze the weakly non-linear mechanical behavior of an amorphous material, the PMMA. By comparing linear and non-linear responses, we show that the local acceleration law of relaxation times by the stress is not the same as the one measured at the macroscopic scale. This change is due to the dynamical disorder which is in the material near glass transition. With experimental measurements, we show that the macroscopic acceleration function follows a scaling law with new exponents which are described by our numerical simulations. We identify the local acceleration law in this system and deduce from it an estimation of the size of dynamical heterogeneities. Then, we study the mechanical behavior of crystallized PEKK/PEI blends in their glass transition. First, we characterize the dynamical properties of the polymer chains in both interlamellar and interfibrillar amorphous phases which are in the system. The dynamic of chains depends on two parameters, their confinement and the local composition in the amorphous phase. By analyzing DSC measurements, we quantitatively identify for each amorphous phase the composition distribution as well as the impact of confinement on the dynamic of chains. From this analysis, we identified the thickness of crystalline lamellae measured by SAXS. Then, we develop a muti-scales mechanical model which includes the dynamic of polymer chains in both amorphous phases and the micro-structure and location of amorphous phases. We show that connectivity of amorphous domains has a major impact on the mechanical behavior. We give some laws to estimate the impact of connectivity between lamellae in stacks and between the stacks on the mechanical behavior

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Berrouard, Philippe. "Synthèse et caractérisation de polymères semi-conducteurs à base de 5-alkyl [3,4-c] thienopyrrole-4,6-dione." Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25835.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de polymères à base de 5-alkyl[3,4-c]thienopyrrole-4,6-dione (TPD). Une importance particulière a été allouée aux aspects synthétiques entourant la conception de ces polymères. En premier lieu, nous avons étudié la réaction de polycondensation par hétéroarylation directe (DHAP) entre une unité TPD et une unité bithiophène. Le polymère obtenu par DHAP a été entièrement caractérisé et ses propriétés ont été comparées avec celles d’un polymère homologue fait par couplage de Stille. En second lieu, nous avons élaboré une voie de synthèse menant à un intermédiaire clef : le TPD possédant un atome d’iode en position 2. Cet intermédiaire permet, de façon simple et peu coûteuse, la confection de nouveaux monomères et polymères. Finalement, en unifiant les concepts développés au cours de nos travaux sur la DHAP et le TPD mono halogénés, nous avons simplifié davantage la synthèse de certains monomères et polymères de TPD. Nous avons également conçu une nouvelle série d’homopolymères et de pseudohomopolymères de TPD. Ces matériaux ont été caractérisés et des corrélations ont été faites entre les structures et les propriétés de ces polymères.
This thesis is devoted to the synthesis and characterization of 5-alkyl[3,4-c]thienopyrrole-4,6-dione (TPD) based polymers. The focus of our work is the synthetic aspects surrounding the design of these polymers. First, we studied the direct heteroarylation polycondensation reaction (DHAP) between TPD and bithiophene monomers. The polymer obtained by DHAP was fully characterized and its properties were compared with those of a homologous polymer made by Stille coupling. Secondly, we developed a synthetic route leading to a key intermediate, which is the TPD molecule functionalized with one iodide. This intermediate can be used to synthesize new monomers and polymers in a simple and inexpensive way. Finally, by merging the concepts developed during our work on the DHAP and mono halogenated TPD, we further simplified the synthesis of certain TPD based monomers and polymers. We also designed new series of homopolymers and pseudohomopolymers TPD. These polymers have been characterized with correlation between structures and properties have been evaluated.

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Sarrasin, Florian. "Étude de la perméabilité de polymères semi-cristallins en présence de mélanges de gaz." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10079/document.

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Abstract:

La connaissance et la maîtrise de la perméation des fluides au travers des gaines polymères sont des problématiques de première importance pour optimiser la structure des conduites flexibles transportant des fluides pétroliers, mais aussi d'une façon générale dans le cas des transports de gaz. Une des préoccupations majeures vise à une meilleure compréhension du comportement de ces matériaux et vise à décrire les interactions polymère-gaz dans les flexibles, en particulier dans le cas de mélanges pétroliers agressifs et dangereux contenant de l'H2S. Grâce à l'utilisation d'équipements expérimentaux permettant notamment d'effectuer des essais de perméabilité avec des mélanges gazeux présentant de très faibles proportions d'H2S, nous avons étudié l'influence de la composition du gaz sur les propriétés barrière de deux grades de PVDF utilisés dans les flexibles : le Coflon XD et le Coflon XD déplastifié. Dans une gamme de pression modérée, des effets de pression des gaz purs (CH4 et CO2), puis des effets de couplage entre les gaz CH4, CO2 et H2S ont été mis en évidence sur la perméabilité, la diffusion et la solubilité. Des méthodes de simulation moléculaire de type Monte Carlo dans l'ensemble osmotique ont en outre été utilisées pour étudier la solubilité des gaz dans le PE, notamment pour des pressions très élevées. Les résultats confirment tout d'abord des observations expérimentales faites à pression modérée : les modes de sorption sont de type Henry pour le CH4 et le CO2 et de type Flory-Huggins pour l'H2S. Ils permettent également de mettre en évidence des effets de pression hydrostatique qui limitent à la fois la sorption de gaz, mais également le gonflement du PE dans le domaine des très fortes pressions (jusqu’à 2000 bar) et ce même en condition de mélanges de gaz. Les effets mis en évidence dans cette étude ont été modélisés via des lois en exponentielle de type Flory-Huggins pour la solubilité, Long pour la diffusion et une approche basée sur les travaux de Naito pour les effets de pression hydrostatique observés sur la solubilité
Polymer materials are used in numerous applications where the knowledge and the control of their transport properties are required. Concerning the flexible oil and gas pipes, the main function of polymer sheaths is to ensure the pipe leakproofness with respect to the external environment and also the conveyed fluids such as water, acid gases, crude oil. It is essential to have a deeper understanding of phenomena concerning the permeation of gases at very high pressures and temperatures through thermoplastic polymers, more especially in term of interactions between polymer chains and gases mixtures and particularly with hydrogen sulfide. Thanks to the utilisation of apparatus developed to study the permeability of polymers in presence of gas mixtures, in particular with small contents of hydrogen sulphide, we studied the influence of the gas mixture composition on the barrier properties of two kinds of PVDF used in applications such as sheath of flexible pipes. In a moderate pressure range, pressure effects of pure gases (CH4 and CO2), then coupling effects between the gases CH4, CO2 and H2S have been evidenced on the permeability, the diffusion and the solubility. Monte Carlo simulations in the osmotic ensemble have been performed. It allowed studying the solubility of gases in PE, in particular at high pressure. The results first confirm the experimental observations made at moderate pressure: sorption mode are Henry for CH4 and CO2 and Flory Huggins for H2S. It also allow to evidence effects of hydrostatic pressure which limit gas sorption and polymer swelling in the domain of very high pressure (up to 2000 bar), even in gas mixture condition. The effects evidenced in this study have been modelled via exponential laws. A simplified Flory Huggins type for the solubility, a Long type for the diffusion and an approach based on the works of Naito to take into account the hydrostatic pressure effects observed on the solubility

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Leprêtre-Dropsit, Sophie. "Mise en oeuvre et propriétés des mélanges PET/polyoléfines en vue du recyclage d'emballages." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10140/document.

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Abstract:

Le polyéthylène téréphtalate (PET) et les polyoléfines (PE, PP ... ) sont largement utilisés dans le secteur de l'emballage (bouteiIIes notamment) et génèrent un tlux de déchets important. Recycler ces thermoplastiques en évitant de coûteuses opérations de tri présente par conséquent un intérêt économique, mais aussi un challenge scientifique du fait de leur caractère immiscible et semi-cristallin. L'objectif de l'étude était d'élaborer des mélanges binaires (PET/PE, PET/PP) et ternaires (PET/PE/PP) fortement déséquilibrés (PET en phase majoritaire à 80-90% en poids), compatibilisés de manière à conserver des performances mécaniques satisfaisantes en traction, choc et ténacité. La compatibilisation des mélanges PET recyclé/polyoléfines par ajout d'EGMA (copolymère bloc éthylène-méthacrylate de glycidyle) engendre une diminution de la taille des nodules de la phase polyoléfine dispersée dans la matrice PET, ainsi qu'une amélioration des conditions interfaciales. Le comportement mécanique (traction, choc et ténacité) des mélanges tend vers celui du PET d'origine, dès lors que le diamètre moyen des inclusions de polyoléfine(s) reste inférieur à une valeur critique (3 µm). L'étude et la modélisation des cinétiques de cristallisation anisothermes des mélanges a montré également que l'EGMA et les polyoléfines jouent le rôle d'agent nucléant du PET et accélèrent ainsi la cristallisation (sans toutefois influencer le taux de cristallinité de manière significative). L'effet de la modification du processus de cristallisation sur les propriétés mécaniques des mélanges reste toutefois marginal au regard de celui des modifications morphologiques et interfaciales
Polyethylene terephthalate (PET) and polyolefins (PE, PP ... ) are widely used for packaging applications (e.g., bottles) and generate a significant amount of waste. Recycling such thermoplastic materials avoiding costly sorting operations presents an economic and a scientific challenge because they are immiscible and semi-crystaIIine polymers. The aim of the study is to process binary (PET/PE, PET/PP) and temary (PET/PE/PP) blends, strongly unbalanced (0-90% by weight of PET), and compatibilized to maintain satisfactory mechanical performances in traction, impact and toughness. The recycled PET/polyolefins blends compatibilization by adding EGMA (ethylene copolymer-glycidyl methacrylate) leads to a decrease of polyolefins droplets size dispersed in the PET matrix, as weil as an improvement of interfacial conditions. The mechanical behavior (traction, impact and toughness) of blends tends to the ones of PET, when the average diameter of polyolefin inclusions is below a critical value of 3 µm. The study and modelisation of nonisothermal crystallization kinetics of blends showed that EGMA and polyolefins play the role of a nucleating agent for the PET and accelerate the crystallization (without intluencing significantly the cristallinity rate). The mechanical properties of blends are more atfected by cristaIIization process modification than by morphological and interfacial changes

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Lacroix, Carine. "Etude des mélanges de polymères semi-conducteur / ferroélectrique en films minces : application en électronique organique." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0315/document.

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Abstract:

Au cours de ces travaux de thèse, la mésostructure et le comportement électrique/photoélectrique de mélanges de polymères semi-conducteur et ferroélectrique en films minces ont été étudiés pour des applications en électronique organique. Les propriétés de semi-conduction du P3HT et de ferroélectricité du P(VDF-TrFe) ont été associées au sein d’une même couche active. Il a été observé que le développement d’une morphologie de la couche active en film mince présentant des domaines bi-continus permet de conserver les propriétés intrinsèques des deux matériaux. Des dispositifs de type stockage d’informations ont été réalisés à partir de la couche active composée de 10 % P3HT – 90 % P(VDF-TrFe) et la modulation des propriétés d’injection des dispositifs par le champ ferroélectrique a été étudiée. Des cellules photovoltaïques ont également été réalisées à partir de cette couche active qui présente des propriétés optoélectroniques qui varient selon l’état de polarisation du P(VDF-TrFe). L’influence du champ ferroélectrique sur l’efficacité de la photogénération de charges du P3HT et la modulation du photocourant par l’état de polarisation du P(VDF-TrFe) ont ainsi été déterminées
In this thesis, the mesostructure and the electric/photoelectric behavior of ferroelectric/semi-conductor polymer blends in thin films have been studied for organic electronic applications. The semi-conductivity property of P3HT was associated with the ferroelectricity of P(VDF-TrFe) in one active layer. It has been observed that the intrinsic properties of both materials remained with the bi-continous morphology of these thin films. Memory devices were fabricated based on the 10 % P3HT – 90 % P(VDF-TrFe) active layer and the modulation of the injection properties by the ferroelectric field has been studied. We have also demonstrated that the P3HT/P(VDF-TrFe) thin films exhibit optoelectronic properties which depend on the polarization state of P(VDF-TrFe). The influence of the ferroelectric field on the photogeneration of charges of P3HT and the variation of the photocurrent with the polarization state of P(VDF-TrFe) were determined

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Thiry, Xavier. "Synthèse et caractérisation de matériaux polymères conducteurs protoniques pour membranes de pile à combustible." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENI041/document.

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Abstract:

Le travail reporté dans ce manuscrit concerne l’élaboration de matériaux conducteurs protoniques destinés à une application en tant que membrane de PEMFC. L’approche considérée, relativement récente dans ce domaine, consiste à élaborer des réseaux seminterpénétrés(semi-IPN). Pour ce faire, un polymère linéaire conducteur protonique (unPEEK sulfoné) a été associé à un réseau réticulé fluoré de type poly(aryl étherperfluorocyclobutane) (PFCB). Ces macromolécules sont obtenues par cyclodimérisationthermique de monomères bis et tris-trifluorovinyléther (TFVE). Différentes séries de semi-IPN ont été élaborées en faisant varier la nature du PFCB, le taux de réticulation, le procédéde mise en oeuvre et le taux de réseau incorporé au sPEEK. L’ensemble des résultats montrequ’il existe une composition pour laquelle les propriétés de conductivité, de gonflement et detenue mécanique sont optimales. Une membrane ayant une conductivité de 155 mS.cm-1 et ungonflement à l’eau deux fois inférieur à celui du sPEEK (dont la conductivité s’élève à127 mS.cm-1) a été obtenue grâce à un ajout de 10 % en masse en réseau fluoré. Par ailleurs,l’incorporation dans le réseau PFCB de monomères contenant des fonctions sulfoniques a étéenvisagée. Un travail important de chimie organique a permis d’obtenir des molécules bis-TFVE comportant des fonctions sulfonées protégées sous forme d’ester sulfonique. Lapolycondensation directe de ces molécules a permis la synthèse de polymères PFCB linéairesconducteurs protoniques d’une CEI préalablement déterminée
This thesis deals with the conception of proton conducting materials used as PEMFCmembrane. The proposed approach is quite new in this application field and is based on thedevelopment of semi-interpenetrating networks (semi-IPN). A linear conducting polymer(sulfonated PEEK) was combined with a crosslinked fluorinated network, a poly(aryl etherperfluorocyclobutane) (PFCB). These macromolecules are obtained by thermalcyclodimerization of bis and tris trifluorovinylether monomers (TFVE). Different series ofsemi-IPN were prepared by changing the PFCB nature, the crosslinking degree, the synthesisprocess and the proportion of the network added to the sPEEK. The overall results show aspecific semi-IPN composition for which the conductivity, the swelling and mechanicalstrength properties are optimal. A membrane with a proton conductivity of 155 mS.cm-1 and alimited water swelling (50 % lower than for a sPEEK membrane which exhibits a protonconductivity of 127 mS.cm-1) is obtained by adding 10 wt-% of fluorinated network. Inaddition, the incorporation of sulfonated TFVE monomers into the network PFCB has beenconsidered. A significant effort in organic chemistry enabled the synthesis of bis-TFVEmolecules containing protected sulfonated functions in a sulfonate ester form. Linearconducting PFCB polymers with a predeterminated IEC were obtained by directcopolycondensation of these monomers

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Khelifi, Wissem. "Développement de polymères semi-conducteurs absorbant dans le proche infra-rouge pour des interfaces sans contact." Thesis, Pau, 2019. http://www.theses.fr/2019PAUU3001.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l’élaboration de matériaux polymères conjugués absorbants dans le proche infra-rouge. Il est issu du projet TAPIR financé par l’ANR dans lequel nous visons le développement de dispositifs d’interface Homme/Machine (IHM) pour des applications dans le secteur de la santé, afin de limiter la propagation des agents pathogènes. Les IHM étant contrôlées avec la main, sans contact, grâce à la réflectivité de la peau, (gamme spectrale 850-950 nm), il faut développer des matériaux absorbant dans cette gamme. Dans ce projet, notre rôle a été de synthétiser la partie active du photodétecteur infrarouge utilisé pour récupérer l’information. Une étude bibliographique et des calculs préliminaires ont permis une sélection judicieuse de différents monomères afin d’assurer une stabilité intrinsèque et obtenir les propriétés d’absorption requises. Différents monomères donneurs (D) et accepteurs (A) ont été combinés afin de synthétiser des copolymères alternés de types (D-A). Deux familles de copolymères absorbants dans le proche infrarouge ont ainsi été synthétisés Tous les copolymères ont été synthétisés via la polycondensation Stille. Leurs propriétés optiques, électroniques et leurs stabilités thermiques ont été étudiées. Par la suite, après avoir confirmé le rôle prépondérant de la force du monomère accepteur, par rapport à celle du donneur, sur les propriétés d’absorptions et les niveaux électroniques des différents copolymères obtenus, nous avons développé une approche originale très peu rapportée dans la littérature. Elle consiste en l’élaboration de copolymères de type (A-A). Ainsi, nous avons synthétisé six copolymères absorbants dans la gamme de longueurs d’onde souhaitée, et même au-delà. Enfin, certains copolymères ont pu être caractérisés en dispositifs OFET et photodétecteurs
This thesis work focuses on the development of conjugated polymeric materials which absorb in the near infrared. It is the result of the TAPIR project funded by the ANR in which we aim to develop human-machine interface (HMI) devices for applications in the health sector, in order to limit the spread of pathogens. Since HMIs are controlled by hand, without contact, thanks to the reflectivity of the skin (spectral range 850-950 nm), it is necessary to develop materials which ansorb in this range. In this project, our role was to synthesize the active part of the infrared photodetector used to retrieve the information. A bibliographical study and preliminary calculations have allowed a judicious selection of different monomers to ensure intrinsic stability and obtain the required absorption properties. Different donor monomers (D) and acceptors (A) were combined to synthesize alternating copolymers of types (D-A). Two families of copolymers which absorb in the near infrared have been synthesized. All copolymers have been synthesized via Stille polycondensation. Their optical, electronic and thermal properties have been studied. Subsequently, after confirming the predominant role of the strength of the accepting monomer, compared to that of the donor, on the absorption properties and electronic levels of the various copolymers obtained, we developed an original approach that has been reported very rarely in the literature. It consists of the production of copolymers of the type (A-A). Thus, we have synthesized six copolymers which absorb in the desired wavelength range, and even beyond. Finally, some copolymers have been characterized as OFET devices and photodetectors

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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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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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Olla, Théodore. "Ingénierie moléculaire de polymères semi-conducteurs halogénés : influence de la nature et de la position des halogènes." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAE018.

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Abstract:

Depuis quelques années, la fluoration s’est imposée comme une méthode d’ingénierie moléculaire majeure des polymères semi-conducteurs, permettant d’en optimiser la structure énergétique, la géométrie et la morphologie ; plus récemment, des résultats similaires ont été obtenus à partir de polymères chlorés. Nous nous sommes proposé d’étudier les raisons de ce succès. Nous avons synthétisé des monomères régiosélectivement fluorés et chlorés, que nous avons couplés pour obtenir des familles de copolymères analogues, ne variant que par la nature et la position des halogènes. Leurs propriétés ont été comparées par différentes techniques d’analyse physiques et physico-chimiques, incluant une méthode innovante d’étude des structures moléculaires à l’état solide par résonance magnétique nucléaire. Nous avons ainsi pu confirmer l’impact négatif de l’encombrement stérique de l’atome de chlore sur les propriétés d’auto-assemblage des polymères conjugués, son influence positive sur les niveaux d’énergies de leurs orbitales frontières, et explorer le rôle des interactions supramoléculaires impliquant des atomes d’halogènes dans la stabilisation des conformations des macromolécules. Nous avons également identifié une famille de copolymères susceptible de trouver des applications comme matériaux de type n en conversion photovoltaïque organique
In the last few years, fluorination has emerged as an important molecular engineering tool in the semiconducting polymers field. Indeed, it allows optimising their electron configuration, geometry and morphology. More recently, similar results were achieved from chlorinated polymers. We decided to study the reasons for this success. We synthesised some regioselectively fluorinated and chlorinated monomers that we coupled to obtain copolymers series, varying only with the nature and the position of the halogens. Their properties were compared by using different methods of physical and physico-chemical analysis, including an innovative procedure for the study of the molecular structures by solid-state nuclear magnetic resonance. We confirmed hence the negative effect of the chlorine atom steric hindrance on the conjugated polymers self-assembling properties, its positive influence on their frontier orbitals energy levels, and we investigated the role of the supramolecular interactions involving halogen atoms in the macromolecule conformations stabilisation. We also identified a range of copolymers that might find its application as n-type materials in organic photovoltaics

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Ismaili, Jihane. "Synthèse de nouveaux polymères pour l’élaboration d’un papier semi-conducteur." Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0097/document.

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Abstract:

L’utilisation de semi-conducteurs organiques dans les dispositifs électroniques offre d’intéressantes perspectives. En effet, ils permettent d’alléger le poids de ces dispositifs en plus de diminuer grandement le coût de leur fabrication. Cependant, une des principales problématiques associées à ces semi-conducteurs organiques est leur procédé de fabrication qui requiert des solvants organiques toxiques et de multiples étapes de synthèse. Dans ce travail, un nouveau procédé de synthèse respectueux de l’environnement a été mis au point. Une seule étape était nécessaire à la préparation des semi-conducteurs, en utilisant la réaction de polycondensation entre une diamine et un dialdéhyde. Cette réaction a été réalisée à température ambiante, dans un solvant vert, l’éthanol, et sans utilisation de catalyseurs, minimisant ainsi la consommation énergétique et utilisant un milieu réactionnel de source renouvelable et peu toxique. Après leur dopage, ces polymères ont présentés des propriétés de conduction comparables à celles des principaux semi-conducteurs organiques. La deuxième partie de cette thèse a été consacrée à l’étude de l’utilisation du papier comme support pour les dispositifs d’électronique organique; s’affranchissant ainsi de l’utilisation de substrats généralement non biodégradables et/ou de sources non renouvelables (plastique ou verre). Deux stratégies ont été utilisées à cette fin. La première consistait en un dépôt direct des polymères semi-conducteurs à la surface de filaments de cellulose. La deuxième est basée sur la création d’un lien covalent entre les semi-conducteurs et la pâte Kraft, en utilisant la réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen catalysée par le cuivre (CuAAc)
The use of organic semiconductors in electronic devices offers interesting prospects. Indeed, they make it possible to lighten the weight of these devices in addition to greatly reducing the cost of their manufacture. However, one of the main problems associated with these organic semiconductors is their manufacturing process, which requires toxic organic solvents and multiple synthesis steps. In this work, a new environmentally friendly synthesis process has been developed. A single step was necessary for the preparation of the semiconductors, using the polycondensation reaction between a diamine and a dialdehyde.This reaction was carried out at room temperature in ethanol, a green solvent and without the use of catalysts, thus minimizing energy consumption and using a reaction medium from a renewable and low-toxicity source. After their doping, these polymers exhibited conduction properties comparable to those observed for conventional organic semiconductors.The second part of this thesis was devoted to the study of the use of paper as a support for organic electronics devices; hus avoiding the use of generally non-biodegradable and/or non-renewable substrates (plastic or glass). Two strategies have been used to this end. The first consisted of a direct deposit of the semiconducting polymers to the surface of cellulose filaments.The second is based on the creation of a covalent bond between the semiconductors and the Kraft pulp, using the copper-catalyzed Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition reaction (CuAAc)

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De, Girolamo Julia. "Architectures hybrides auto-assemblées à base de systèmes polyconjugués et de nanocristaux de semi-conducteurs pour le photovoltaïque plastique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10220.

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Abstract:

Cette thèse a eu pour objectif l’élaboration de matériaux hybrides auto-assemblés à base de poly(3-hexylthiophène) et de nanocristaux de CdSe en vue d’applications en cellules photovoltaïques. Pour cela, des groupements de reconnaissance moléculaire complémentaires ont été introduits latéralement à la chaîne principale du polymère et à la surface de nanocristaux. Ainsi des groupements diaminopyrimidine ont été introduits par post-fonctionnalisation d’un copolymère de poly(3-hexylthiophène-co-3-bromohexylthiophène) et des groupements thymine ont été introduits à la surface des nanocristaux par réaction d’échange de ligand avec le 1-(6-mercapto-hexyl)thymine. Les solubilités respectives du polymère et des nanocristaux rendent leur mise en œuvre par mélange de solutions difficile. Un protocole « one pot » a été développé, mais cette voie reste peu satisfaisante du point de vue du contrôle de la composition de l’hybride et de la mise en œuvre pour des dispositifs photovoltaïques. Finalement, la technique du dépôt couche par couche permet de s’affranchir des problèmes de solubilités tout en contrôlant précisément le processus de dépôt. Quelques paramètres expérimentaux du dépôt couche par couche ont été explorés pour identifier leurs influences sur les dépôts. Les films obtenus ont ensuite été caractérisés par des techniques de microscopie et diffraction des rayons X, révélant une structure interpénétrée plutôt que multicouche. Le comportement électrochimique de ces films a également été étudié par cyclovoltammétrie et spectroélectrochimie UV-vis-PIR. Des cellules solaires ont été réalisées avec ces hybrides et elles ont été testées sous éclairement. Les caractéristiques I=f(V) obtenues révèlent qu’un effet photovoltaïque a bien lieu dans ces matériaux
This work is devoted to the elaboration of self-assembled hybrid materials based on poly(3-hexylthiophene) and CdSe nanocrystals for photovoltaic applications. For that, complementary molecular recognition units were introduced as side chain groups on the polymer and at the nanocrystals’ surface. Diaminopyrimidine groups were introduced by post-functionalization of a precursor copolymer, namely poly(3-hexylthiophène-co-3-bromohexylthio-phène) whereas thymine groups were introduced at the nanocrystals’ surface by a ligand exchange reaction with 1-(6-mercaptohexyl)thymine. However, due to their different solubility, the mixing of the two components by solution processes is difficult. A “one-pot” procedure was developed, but this method led to insoluble aggregates without control of the hybrid composition. To overcome the solubility problem, the layer-by-layer method was used to prepare the films. This method allows a precise control of the deposition process. Experimental parameters were tested in order to evaluate their impact on the resulting film. The films morphology was investigated by microscopy and X-Ray diffraction techniques. These analyses reveal an interpenetrated structure of nanocrystals within the polymer matrix rather than a multilayered structure. Electrochemical and spectroelectrochemical studies were performed on the hybrid material deposited by the LBL process. Finally the materials were tested in a solar cell configuration and the I=f(V) curves reveals a clear photovoltaic behaviour

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Jaballah, Najmeddine. "Synthèse et étude des propriétés opto-électroniques de nouveaux polymères semi-conducteurs à chromophores séparés de type para-phénylènevinylène." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077222.

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Abstract:

Nouveaux polymères conjugués comportant des chromophores de type para-phénylenevinylène ont été synthétisés via les polycondensations de Wittig et de Knoevenagel à partir de monomères dérivés des bisphénols. Les structures de ces polymères ont été confirmées par spectroscopies RMN et IR-TF et leurs masses molaires moyennes ont été déterminées par SEC et par RMN ¹H. Ces matériaux sont totalement solubles dans le chloroforme et ils présentent une bonne stabilité thermique. Une étude détaillée des propriétés optiques de ces polymères photoluminescents en solution diluée et sous forme de couche mince a été réalisée, et a permis d'établir certaines relations structure-propriétés concernant principalement l'effet de la nature du groupement espaceur, de la structure de la chaîne latérale et de l'introduction d'un groupement cyano. Un examen des propriétés électriques a porté sur des structures simples élaborées à base des différents polymères et a montré un comportement caractéristique de diodes avec dés tensions de fonctionnement relativement faibles. Les niveaux HOMO et LUMO ont été déterminés par voltamétrie cyclique et montrent qu'ils s'agissent de semi-conducteurs de type p. Comme première application de ces matériaux macromoléculaires, deux diodes électroluminescentes multicouches ont étév élaborées et une émission de lumière verte a été mise en évidence
New conjugated polymers containing separated para-phenylenevinylene-type chromophores have been synthesized via Wittig and Knoevenagel polycondensations using bisphenols-derived monomers. The structures of polymers were confirmed by NMR and FT-IR spectroscopies and their average molecular weights were determined by SEC and NMR ¹H. Thèse macromolecular materials are fully soluble in chloroform and exhibit a good thermal stability. The optical properties of the photoluminescents polymers were investigated in dilute solution and as thin films, and some structure-properties correlations have been established, mainly concerning the effects of spacer group nature, of side-chain structure and incorporation of cyano groups. HOMO and LUMO energy levels were estimated by cyclic voltametry and showed a p-type semi-conducting character for ail polymers. Single-layer diodes, based on these polymers as electro-active materials, bas been fabricated and showed relatively low turn-on voltages. As first application, two multi-layer electroluminescent diodes were elaborate and a green-light emission was obtained

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Couderc, Elsa. "Transport de charge dans des matériaux hybrides composés de polymères π -conjugués et de nanocristaux de semi-conducteurs." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716390.

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Abstract:

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

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Billard, Philippe. "Mise au point et études structures-propriétés de matériaux polymères semi-interpénétrés pour la séparation de mélanges organiques par pervaporation : application aux cas des mélanges aromatique-alcane et alcool-éther." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL015N.

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Abstract:

La pervaporation est une technique de fractionnement de mélanges liquides mettant en oeuvre des membranes organiques denses. Cette technique est principalement utilisée dans le cadre du fractionnement de mélanges aqueux, mais beaucoup moins pour la séparation de mélanges organiques. Le présent travail concerne la conception de matériaux membranaires efficaces pour le fractionnement de deux types de mélanges organiques d'intérêt industriel : les mélanges de solvants aromatiques et aliphatiques ainsi que les mélanges d'alcools et d'éthers. Les mélanges modèles étudiés sont composés d'une part de toluène et d'heptane, et d'autre part d'éthanol et d'éthyl tert-butyl éther. Différents matériaux polymères ont été mis en oeuvre tels que des polymères aromatiques, des polymères halogénés, des polyélectrolytes, des esters cellulosiques, des poly( éthylène glycol) ou des copolymères à bloc poly(éther-bloc-amide). Ces études ont permis de mettre en évidence l'affinité existant entre des motifs éthers de type éthylène glycol et les solvants aromatiques. Le contrôle du gonflement du matériau par l'utilisation de différentes structures (polymères semi-interpénétrés, copolymères à blocs) permet d'obtenir de bons compromis entre les caractéristiques décrivant le transfert en pervaporation (flux, sélectivité). Le transfert de matière à travers un polymère semi-interpénétré a été étudié. Les matériaux ont été préparés par photopolymérisation, sous rayonnement ultraviolet, d'oligomères de poly(éthylène glycol) diméthacrylate en présence d'acétate butyrate de cellulose. Une anisotropie de composition a pu être mis en évidence dans les membranes. Cette anisotropie influe sur les propriétés de séparation des matériaux, et permet leur modulation en fonction de la nature de la face exposée au mélange liquide. Pour les mélanges de solvants aromatiques et aliphatiques, la sélectivité de transfert semble principalement gouvernée par la sélectivité de sorption, contrairement au mélange d'éthanol et d'éthyl tert-butyl éther ou la sélectivité de transfert semble gouvernée par l'étape diffusionnelle.

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Ware, Cédric. "Récupération d'horloge par boucle à verrouillage de phase utilisant le mélange à quatre ondes dans un amplificateur optique à semi-conducteurs." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005767.

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Abstract:

Dans le contexte des réseaux de transmission optiques à haut débit, l'on s'intéresse à la récupération d'horloge, fonction critique au niveau de la réception et de la régénération des signaux. À plusieurs dizaines de gigabits par seconde par canal, les boucles à verrouillage de phase électroniques remplissant traditionnellement cette tâche sont difficiles à réaliser. Or il est possible d'en reproduire le schéma à l'aide de composants optiques non-linéaires plus rapides, notamment les amplificateurs optiques à semi-conducteurs.
Après une mise en contexte et quelques généralités sur le principe de fonctionnement desdits boucles de phase et amplificateurs optiques, nous présentons deux systèmes de récupération d'horloge utilisant le mélange à quatre ondes dans ces derniers. Cet effet non-linéaire est observé et étudié, ainsi que les dispositifs de récupération d'horloge, dont le fonctionnement est démontré expérimentalement sur des signaux optiques de type RZ et NRZ à 10 Gbps. Des mesures de taux d'erreurs montrent une pénalité négligeable ; on obtient une bande d'accrochage de l'ordre de quelques dizaines de kilohertz, et une gigue de l'ordre de la picoseconde.
Bien que ce débit ne soit plus très impressionnant de nos jours, ces schémas, reposant sur des effets non-linéaires ultrarapides, peuvent être étendus à une utilisation à des débits beaucoup plus élevés (de l'ordre de plusieurs centaines de gigabits par seconde voire au-delà) et à la récupération d'horloge fractionnelle, pour des applications de démultiplexage temporel. Les expériences correspondantes restent à effectuer, ainsi que l'utilisation de composants non-linéaires à faible bruit tels que les fibres optiques microstructurées et le niobate de lithium périodiquement orienté.

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Souissi, Mohamed Ali. "Développement et caractérisation de matériaux électriquement conducteurs à base de mélanges polymères pour plaques bipolaires de piles à combustible de type PEMFC." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28082/28082.pdf.

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Leprêtre-Dropsit, Sophie. "Mise en oeuvre et propriétés des mélanges PET/polyoléfines en vue du recyclage d'emballages." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10140.

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Abstract:

Le polyéthylène téréphtalate (PET) et les polyoléfines (PE, PP ... ) sont largement utilisés dans le secteur de l'emballage (bouteiIIes notamment) et génèrent un tlux de déchets important. Recycler ces thermoplastiques en évitant de coûteuses opérations de tri présente par conséquent un intérêt économique, mais aussi un challenge scientifique du fait de leur caractère immiscible et semi-cristallin. L'objectif de l'étude était d'élaborer des mélanges binaires (PET/PE, PET/PP) et ternaires (PET/PE/PP) fortement déséquilibrés (PET en phase majoritaire à 80-90% en poids), compatibilisés de manière à conserver des performances mécaniques satisfaisantes en traction, choc et ténacité. La compatibilisation des mélanges PET recyclé/polyoléfines par ajout d'EGMA (copolymère bloc éthylène-méthacrylate de glycidyle) engendre une diminution de la taille des nodules de la phase polyoléfine dispersée dans la matrice PET, ainsi qu'une amélioration des conditions interfaciales. Le comportement mécanique (traction, choc et ténacité) des mélanges tend vers celui du PET d'origine, dès lors que le diamètre moyen des inclusions de polyoléfine(s) reste inférieur à une valeur critique (3 µm). L'étude et la modélisation des cinétiques de cristallisation anisothermes des mélanges a montré également que l'EGMA et les polyoléfines jouent le rôle d'agent nucléant du PET et accélèrent ainsi la cristallisation (sans toutefois influencer le taux de cristallinité de manière significative). L'effet de la modification du processus de cristallisation sur les propriétés mécaniques des mélanges reste toutefois marginal au regard de celui des modifications morphologiques et interfaciales
Polyethylene terephthalate (PET) and polyolefins (PE, PP ... ) are widely used for packaging applications (e.g., bottles) and generate a significant amount of waste. Recycling such thermoplastic materials avoiding costly sorting operations presents an economic and a scientific challenge because they are immiscible and semi-crystaIIine polymers. The aim of the study is to process binary (PET/PE, PET/PP) and temary (PET/PE/PP) blends, strongly unbalanced (0-90% by weight of PET), and compatibilized to maintain satisfactory mechanical performances in traction, impact and toughness. The recycled PET/polyolefins blends compatibilization by adding EGMA (ethylene copolymer-glycidyl methacrylate) leads to a decrease of polyolefins droplets size dispersed in the PET matrix, as weil as an improvement of interfacial conditions. The mechanical behavior (traction, impact and toughness) of blends tends to the ones of PET, when the average diameter of polyolefin inclusions is below a critical value of 3 µm. The study and modelisation of nonisothermal crystallization kinetics of blends showed that EGMA and polyolefins play the role of a nucleating agent for the PET and accelerate the crystallization (without intluencing significantly the cristallinity rate). The mechanical properties of blends are more atfected by cristaIIization process modification than by morphological and interfacial changes

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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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Ismailova, Esma. "Procédés lithographiques pour les technologies des semi-conducteurs inférieures à 90nm : de la synthèse à l’étude des mécanismes physicochimiques induisant la rugosité des motifs." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/ISMAILOVA_Esma_2009.pdf.

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Abstract:

L’augmentation de la performance des circuits intégrés est assurée aujourd’hui par la diminution constante de leurs dimensions. En 2001 l’ITRS introduit la rugosité de ligne des motifs "Line Edge Roughness" liée à la miniaturisation des produits de nouvelle génération dans l’industrie microélectronique. Cette rugosité des motifs des résines photosensibles apparait pendant le procédé microlithographique et sera transférée dans les transistors fabriqués en diminuant leur performance. L’objet de ce travail est de comprendre les mécanismes physico-chimiques induisant à la rugosité des motifs et optimiser la synthèse ainsi que la formulation des résines photosensibles pour diminuer la valeur de ce nouveau facteur. Pour identifier et dévoiler les mécanismes physico-chimiques influençant le LER, nous avons étudié d’une part les résines positives commerciales et d’autre part, nous avons synthétisé de nouveaux polymères de différentes compositions chimiques, masses moléculaires, polymolécularités et architectures. Nous avons utilisé ces polymères pour la formulation des résines photosensibles modèles et déterminé les valeurs de LER de ces dernières. D’après nos études nous avons montré l’effet de la masse moléculaire et de l’indice de polymolécularité sur la performance lithographique. Les polymères linaires modèles à faible masse moléculaire ou à polymolécularité intermédiaire montrent une rugosité des motifs similaire à celle des résines commerciales. Enfin, nous avons proposé une nouvelle approche qui doit permettre de diminuer la rugosité de motifs utilisant des architectures macromoléculaires branchées et photoclivables. Celles-ci présentent une sensibilité lithographique et la capacité d’imprimer les motifs de 100nm
Nowadays, the increasing performance of the integrated circuits is produced by the constant reduction of their dimensions. The "International Technology Roadmap for Semiconductors" is introduced in 2001 the "Line Edge Roughness" parameter depending on the miniaturization of the next generations components in the microelectronic industry. This patterns roughness appeared in microlithographic processes using a photosensitive resist and subsequent by transferring to the manufacturing of the transistor, their performance is decreasing. The objective of this work is to study the physical chemical mechanisms, inducing the LER, and optimize the synthesis and formulation of the photosensitive resists in order to reach acceptable values for this new parameter. In order to identify and unveil the impact of the physical chemical mechanisms on the LER, we studied in parallel, commercial positive resists, and at the same time we synthesized new polymers, having various chemical compositions, molecular weights, polydispersity indexes and polymer architectures. We have used them to formulate model photosensitive resists and defined the values of LER. According to our work, we identified the impact of the polymer molecular weight and the polydispersity on the lithographic performances. The low molecular weight and intermediate polydispersity of linear polymers showed a similar LER compared to the commercial photoresists. Finally, we have proposed a new approach to reduce the roughness of the patterns by using hyperbranched and photocleavables macromolecular architectures showing a good lithographic sensitivity and capability to 100 nm patterning

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Thouras, Jordan. "Amélioration des performances électriques d’un module de mélange optoélectronique privilégiant des dispositifs à semi-conducteurs : Applications dans les charges utiles de satellites." Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0127/document.

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Abstract:

Les télécommunications par satellite prennent aujourd’hui de en plus d’importance, et le nombre d’abonnés à travers le monde ne cesse de croître. Partout où la fibre optique ne peut être déployée, elles sont un moyen fiable de fournir des débits très élevés aux utilisateurs, dont les pratiques nécessitent des bandes passantes toujours plus importantes (vidéo HD, visioconférences, téléchargement, cloud computing, jeux en ligne...). Elles garantissent également de très vastes zones de couverture. Pour les concepteurs de charges utiles de satellite, suivre les besoins du marché revient à augmenter constamment le nombre d’équipements embarqués, ce qui affecte le volume et la masse des systèmes et donc le coût de mise en orbite. Une des solutions envisagées afin de contrer ce phénomène consiste à employer des technologies optiques. Il a été démontré par Thales Alenia Space que pour un système de distribution de signaux de référence de 1 vers 64 équipements, la réduction du poids pourrait être de 70 %. Dans ce contexte nous avons développé 7 convertisseurs de fréquence RF réalisés à partir de composants photoniques semi-conducteurs. Ces convertisseurs font partie des composants clés des charges utiles car ils permettent d’isoler les transmissions montantes (vol vers satellite) et descendantes (satellite vers sol) afin d’éviter les interférences. Les performances des 7 architectures proposées, réalisées à partir de modulateurs électro-absorbants (EAM) et d’amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA) ont été évaluées au travers de différentes simulations et en calculant le gain de conversion, le facteur de bruit, les isolations RF/FI et OL/FI, les rapports C/I3 et les coordonnées du point d’interception d’ordre 3. Nous avons obtenu des performances intéressantes, premières données pour de futures études et montré que ces convertisseurs seraient compatibles avec de nombreux plans de fréquence en bandes Ku/Ku, Ku+/Ku, et Ka/Ka. Des manipulations ont également permis de valider les modèles théoriques employés dans les simulations
Nowadays, Satellite telecommunications are becoming very popular and the number of subscribers worldwide is always growing. Wherever the optical fiber cannot be deployed, they are a reliable way to provide very high data rates to the users, whose activities are becoming more and more bandwidth-hungry (HD video, video conferencing, downloading, cloud computing, online games ...). They also guarantee very large coverage areas. In order to follow the market needs satellite payload designers have to increase the number of on-board equipment, which affects the volume and mass of the systems and therefore the launching cost. One of the solutions to solve the problem consists in using optical technologies. It has been demonstrated by Thales Alenia Space that In the case of a reference signal distribution system for 64 devices, a weight reduction of about 70% could be obtained. In this context we have developed 7 RF frequencydown-converters based on photonic semiconductor components. The down-converters are key components of satellite payloads, as their aim is to isolate uplink transmissions (ground to satellite) and downlink (satellite to ground) to avoid interference. Performance of the 7 architectures, incorporating electro-absorption modulators (EAM) and semiconductor optical amplifiers (SOA) were evaluated through various simulations and by calculating the conversion gain, noise figure, RF/IF and LO/IF isolations, the C/I3 ratio and the coordinates of the third order intercept point. We obtained interesting results, first data for futur works,and showed that these converters are compatible with many frequency plans in Ku/Ku, ku+/Ku, and Ka/Ka bands. Manipulations were also led and validated the theoretical models used in simulations

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Mora, Henri. "Synthèse et étude de nouveaux polymères porteurs d'unités TTF utilisables dans les domaines de la microlithographie et des semi-conducteurs." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20253.

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Abstract:

Ce travail concerne la synthese et l'etude de nouveaux derives du poly(styrene) greffes par des unites ttf utilisables dans les domaines de la microlithographie et des semi-conducteurs. Nous avons dans un premier temps synthetise ces polymeres et, pour cela, de nombreux intermediaires ont ete prealablement prepares selon de nouvelles voies de synthese. Nous nous sommes ensuite interesses a leurs applications. Dans ce but, nous avons montre que ces nouveaux polymeres, conformement au comportement de leur molecule modele, s'oxydent aisement en formant soit un complexe de transfert de charge lorsqu'ils sont mis en presence de ddq soit un sel d'ion radical lorsqu'ils sont irradies sous uv en presence d'un compose halogene tel que le tetrabromure de carbone

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Boudreault, Pierre-Luc. "Synthèse et caractérisation de nouveaux semi-conducteurs organiques à base de carbazole et d'indolo[3,2-b]carbazole." Doctoral thesis, Université Laval, 2010. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22285.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux semi-conducteurs organiques à base de carbazole et d'indolo[3,2-b]carbazole. La synthèse de petites molécules et de polymères a été accomplie dans le but de fabriquer des transistors organiques à effet de champ (TOECs). Plusieurs techniques de mise en oeuvre ont été utilisées pour déposer les films et obtenir les meilleures performances possibles. Tout d'abord, l'évaporation sous vide des petites molécules a permis d'obtenir des films avec un haut degré de cristallinité, qui furent analysés par diffraction des rayons-X (DRX) et par microscopie à balayage électronique (MBE). Dans le but de fabriquer des dispositifs à très faible coût, la synthèse de nouveaux matériaux a permis la mise en oeuvre par voie humide. La fabrication et la caractérisation des dispositifs montrent qu'il est possible d'obtenir de bonnes performances en TOEC même lorsque le matériau est déposé en solution. Finalement, de nouveaux polymères qui comportent des chaînes latérales fluorées ont été synthétisés pour mieux comprendre le changement d'organisation qui est induit lors de l'ajout de ces atomes de fluor comparativement aux atomes d'hydrogène

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Degbia, Wangata Saint-Martial. "Semi-conducteurs organiques [pi]-conjugués pour l'élaboration de dispositifs photovoltaïques hybrides solides à colorant." Electronic Thesis or Diss., Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR4044.

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Abstract:

Ce travail a consisté à élaborer de nouveaux verres moléculaires transporteurs de trou dérivés du carbazole pour remplacer le spiro-OMeTAD (matériau de référence) dans les cellules solaires hybrides à colorant tout solide. Nous avons synthétisé différents dérivés du carbazole 3, 6, 9 substitués, établi leurs principales propriétés physico-chimiques et les avons utilisés en DSSC solide. Nous avons mis en évidence l'intérêt de greffer des groupements bis(4-méthoxyphényl)amines en positions 3, 6 et des aryles en position 9 du carbazole pour obtenir des matériaux performants. Finalement, cette structure type établie a permis de développer un concept innovant de synthèse de dérivés de carbazole ouvrant la voie à l'élaboration d'une large famille de verres moléculaires et permettant la préparation aisée de structures complexes performantes dans les DSSC solide. Nos meilleurs matériaux ont donné, en dispositifs sans optimisation, des performances comparables à celles du spiro-OMeTAD permettant d'entrevoir à terme la préparation de dispositifs à sensibilisateur pérovskite de rendements supérieurs à 15%
The aim ot this work has been to prepare new hole transporting molecular glasses based on carbazole moieties as an alternative to spiro-OMeTAD (standard material) in solid state dye sentitized solar cells (ssDSSC). We have synthesized several 3, 6, 9 substituted carbazole derivatives and have established their physical and chemical properties prior using them in photovoltaic devices. We have demonstrated the interest of grafting functional groups as bis(4-methoxyphenyl)amines on 3, 6 positions and aryl substitutes on the 9 position of carbazole to obtain efficient materials. Finally, this latter chemical structure has been used as a building block to develop an innovative concept of synthesis of carbazole based materials, smoothing the way to easy synthesis of a wide family of efficient molecular glasses for ssDSSC. Our best materials exhibit similar power conversion efficiency compare to the standard spiro-OMeTAD. According to these preliminary results, we expect reaching power conversion efficiencies over 15% with our carbazole based hole transporting materials associated with peroskite sensitizer

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Fall, Sadiara. "Etude du transport de charges dans les polymères semi-conducteurs à faible bande interdite et de son impact sur les performances photovoltaïques." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00975750.

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Abstract:

Le transport de charges dans une série de copolymères à faible bande interdite basés sur l'alternance de motifs riches en électrons (thiophène, thiénothiophène) et d'unités déficients en électrons (benzothiadiazole) et dans leurs mélanges avec un dérivé du fullerène (PCBM-C60) a été étudié. Les polymères sont différenciés par la structure moléculaire de leur coeur conjugué et par la nature, la position et la densité de leurs chaines latérales. Dans les polymères purs, la mobilité a été étudiée en fonction de la densité de charges par le biais de l'analyses de caractéristiques électriques de transistors à effet de champ et de dispositifs à un seul type de porteurs dont le courant est limité par la charge d'espace. En utilisant le modèle de transport de charges développé par Vissenberg et al., nous avons pu estimer le degré de désordre dans le film organique et corréler le transport de charge avec le degré d'ordre structural mesuré par la diffraction des Rayons-X. Ces polymères ont été conçus pour être utilisés dans la couche active des cellules solaires organiques. Grâce à l'étude du transport de charges dans les mélanges à différents ratios massiques polymères:fullerène, nous avons mis en évidence l'effet considérable de la structure moléculaire sur le ratio optimal polymère:fullerène. Aussi, nous avons pu montrer que la nature des chaînes latérales joue un rôle important dans l'obtention d'un chemin de percolation optimal à la conduction des électrons.

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He, Yinghui. "Novel N-type Π-conjugated Polymers for all-polymer solar cells." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0651/document.

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Abstract:

Les cellules solaires organiques (OSC) apparaissent comme une technologie prometteuse pour les énergies renouvelables en raison de leur poids léger, leur grande flexibilité et leur processus de fabrication peu coûteux. Jusqu'à présent, la plupart des OPV ont utilisé des dérivés de Fullerene, tels que PCBM ou PC71BM, en tant qu'accepteur d'électrons dans la couche active, qui s'est avéré être un goulet d'étranglement pour cette technologie. Par conséquent, le développement d'accepteurs non-fullerene est devenu la nouvelle force motrice de ce domaine. Les cellules solaires tout-polymères (tous-PSC) qui ont les avantages de la robustesse, de la stabilité et de l'accessibilité ont déjà atteint PCE jusqu'à 9%. Ainsi, le développement de nouveaux matériaux accepteurs est impératif pour améliorer les performances de tous les PSC
Organic solar cells (OSCs) appear as a promising technology for renewable energy owing to their light weight, great flexibility and low-cost fabrication process. So far most of the OPV shave been using fullerene derivatives, such as PCBM or PC71BM, as the electron acceptor in the active layer, which have been proven to a bottleneck for this technology. Therefore,developing non-fullerene acceptors has become the new driving force for this field. All-polymer solar cells (all-PSCs) that have the advantages of robustness, stability and tunability have already achieved PCE up to 9%. Thus, developing novel acceptor materials is imperative for improving the performance of all-PSCs

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Degbia, Wangata Saint-Martial. "Semi-conducteurs organiques [pi]-conjugués pour l'élaboration de dispositifs photovoltaïques hybrides solides à colorant." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR4044/document.

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Abstract:

Ce travail a consisté à élaborer de nouveaux verres moléculaires transporteurs de trou dérivés du carbazole pour remplacer le spiro-OMeTAD (matériau de référence) dans les cellules solaires hybrides à colorant tout solide. Nous avons synthétisé différents dérivés du carbazole 3, 6, 9 substitués, établi leurs principales propriétés physico-chimiques et les avons utilisés en DSSC solide. Nous avons mis en évidence l'intérêt de greffer des groupements bis(4-méthoxyphényl)amines en positions 3, 6 et des aryles en position 9 du carbazole pour obtenir des matériaux performants. Finalement, cette structure type établie a permis de développer un concept innovant de synthèse de dérivés de carbazole ouvrant la voie à l'élaboration d'une large famille de verres moléculaires et permettant la préparation aisée de structures complexes performantes dans les DSSC solide. Nos meilleurs matériaux ont donné, en dispositifs sans optimisation, des performances comparables à celles du spiro-OMeTAD permettant d'entrevoir à terme la préparation de dispositifs à sensibilisateur pérovskite de rendements supérieurs à 15%
The aim ot this work has been to prepare new hole transporting molecular glasses based on carbazole moieties as an alternative to spiro-OMeTAD (standard material) in solid state dye sentitized solar cells (ssDSSC). We have synthesized several 3, 6, 9 substituted carbazole derivatives and have established their physical and chemical properties prior using them in photovoltaic devices. We have demonstrated the interest of grafting functional groups as bis(4-methoxyphenyl)amines on 3, 6 positions and aryl substitutes on the 9 position of carbazole to obtain efficient materials. Finally, this latter chemical structure has been used as a building block to develop an innovative concept of synthesis of carbazole based materials, smoothing the way to easy synthesis of a wide family of efficient molecular glasses for ssDSSC. Our best materials exhibit similar power conversion efficiency compare to the standard spiro-OMeTAD. According to these preliminary results, we expect reaching power conversion efficiencies over 15% with our carbazole based hole transporting materials associated with peroskite sensitizer

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Sergent, Alessandra. "Métallopolymères des éléments f : nouveaux matériaux hybrides semi-conducteurs phosphorescents pour les diodes électroluminescentes organiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00840219.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation physico-chimique de métallopolymères conjugués des éléments f en but d'utiliser ces matériaux comme composants actifs de diodes électroluminescentes. En effet, les ions lanthanides possèdent des propriétés d'émission intéressantes dans le cadre de nos applications. La chaine polymère permet quant à elle l'introduction de groupements transporteurs de charges. Ces matériaux devraient donc réunir les caractéristiques requises (transport des charges et émission) pour être utilisés dans des PLEDs (Polymer Light-Emitting Diodes), lesquelles emploient pour leur fabrication des techniques de dépôts en solution. Les PLEDs présentent l'intérêt d'avoir une structure simplifiée par rapport aux OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes) qui sont construites par juxtaposition de couches successives de petites molécules évaporées sous vide.La synthèse de trois séries de polymères conjugués a été réalisée. La réaction de polymérisation utilisée s'effectue selon un couplage de Suzuki-Miyaura entre des motifs fluorènes et des monomères porteurs de groupements carbazoles et/ou benzimidazoles permettant de coordiner l'ion lanthanide. Plusieurs métallopolymères ont également été isolés. Les composés synthétisés ont été caractérisés par analyse élémentaire, RMN et chromatographie par exclusion stérique. Des études de photoluminescence sur ces composés en présence ou non d'ions lanthanides luminescents ont été effectuées. Enfin, les polymères et métallopolymères ont été utilisés dans la conception de diodes électroluminescentes.

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Couderc, Elsa. "Transport de charges dans des couches minces hybrides à base de polymère conjugué et de nanocristaux de semi-conducteurs." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENY068/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour but d'étudier le transport de charges pho- togénérées dans des matériaux hybrides composés de polymères π-conjugués et de nanocristaux de semi- conducteurs, conçus pour des applications en opto-électronique. La synthèse chimique permet d'obtenir des nanocristaux de CdSe à l'échelle du gramme ayant une faible polydispersité et des formes contrôlées (sphériques, branchées). Les ligands de surface des nanocristaux de CdSe sont échangés par de petites molécules (pyridine, éthanedithiol, phénylènediamine, butylamine, benzènedithiol) afin d'augmenter leur conductivité. L'échange de ligands modifie les niveaux énergétiques des nanocristaux, comme le montrent des études optiques et électrochimiques. Le poly(3-hexylthiophène) déposé sous forme de couches minces présente différents degrés de couplage intermoléculaire et de désordre énergétique selon la méthode de dépôt et le solvant utilisé. Dans les films hybrides, des mesures de diffraction de rayons X en incidence rasante montrent que la structuration cristalline de la matrice organique est modifiée par la présence des nanocristaux. Les mesures de Temps-de-Vol dans les couches hybrides montrent que les mobilités des trous et des électrons varient avec le contenu en nanocristaux, ainsi qu'avec leur forme et leurs ligands. De faibles fractions de nanocristaux provoquent une amélioration de la mobilité des trous, tandis que de plus grandes fractions la détériorent. Les mobilités électroniques sont soumises à une fraction-seuil, as- similable à un seuil de percolation. La fraction optimale de nanocristaux, du point de vue des mobilités des trous et des électrons, est de 36% en volume pour les nanocristaux sphériques avec les ligands de synthèse. Enfin, les simulations Monte-Carlo des courants transitoires photo-générés, dans un échantillon de poly(3-hexylthiophène) et dans un hybride, montrent d'une part que la distribution énergétique du poly(3-hexylthiophène) domine l'allure des courants simulés et d'autre part que les nanocristaux peuvent être assimilés à des sites difficilement accessibles du réseau cubique
The aim of this work is the study of photogenerated charge transport in hybrid films composed of π-conjugated polymers and of semiconductor nanocrystals, designed for applications in optoelectronics. Chemical synthesis provides gram-scale samples of CdSe nanocrystals, of low polydispersity and con- trolled shapes (spherical, branched). In order to enhance their conductivity, the surface ligands of CdSe nanocrystals (stearic acid, oleylamine) are exchanged by smaller molecules, namely pyridine, ethanedithiol, phenylenediamine, butylamine and benzenedithiol. Optical and electrochemical studies show that the lig- and exchange modifies the nanocrystals' energy levels. Poly(3-hexylthiophene) thin films exhibit varying degrees of energetical disorder and of intermolecular coupling, depending on the processing method and on the solvent used. In hybrid films, the crystallinity of P3HT, probed by grazing incidence X-ray diffraction, is modified by the presence of nanocrystals. Time-of-Flight measurements of hybrid films show that elec- tron and hole mobilities vary with the content of nanocrystals, with their shape, and with their ligands. Small volume fractions of nanocrystals enhance the hole mobility, and large fractions degrade it. Electron mobilities are percolation-limited: they reach a stable value for a threshold fraction of nanocrystals. The optimal fraction of nanocrystals for electron and hole mobilities is 36 vol% in hybrids made of spherical nanocrystals with their synthesis synthesis ligands. Finally, Monte Carlo simulations of photogenerated current transients in pristine poly(3-hexylthiophene) and in a hybrid sample show on one hand that the energy distribution of poly(3-hexylthiophene) rules the shape of the simulated transients, and on the other hand that nanocrystals can be described as little accessible sites of the hopping lattice

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Rannou, Patrice. "Architectures (Macro)Moléculaires Pi-Conjuguées à Base d'Aniline: De la Mauvéine aux Matériaux (Semi-)Conducteurs pour l'(Opto)Electronique Organique." Habilitation à diriger des recherches, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00916481.

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Abstract:

Ce mémoire pour l'obtention de l'Habilitation à Diriger les Recherche de l'Ecole Doctorale Chimie et Sciences du Vivant (N°218) de l'Université de Grenoble est organisé en 9 chapitres. Il se subdivise entre 2 grande parties "administrative/administration de la recherche" et "activités et projet de recherche". Ce découpage volontairement fin a pour objectif principal de permettre une localisation rapide des différents types d'informations que les lecteurs de ce manuscrit y rechercheront. Deux sections "remerciements" et "préambule" suivent immédiatement la table générale des matières qui guidera les lecteurs dans la découverte de ce mémoire. Dans une volonté de clarté, chaque chapitre débute par une table des matières spécifique qui décrit plus précisément son contenu. Dans la partie "administrative/administration de la recherche" (Chapitres I-IV et IX) de ce mémoire, j'ai condensé, selon un découpage classique (CV, fonctions d'encadrement et de formation par la recherche, participations à des contrats/programmes de recherche et une synthèse de mes productions scientifique) un ensemble d'informations mises à disposition des lecteurs et du jury pour que ses membres y trouvent, rapidement je l'espère, les éléments d'intérêts qui leurs seront utiles pour évaluer ces aspects de mon activité scientifique. Pour parfaire les données brutes contenues dans le chapitre IV, je présente dans le chapitre IX une liste exhaustive (à la date du 1er juillet 2013) de mes productions scientifiques. Celle-ci est structurée selon une série de codes (e.g. Px pour Publication N°x) qui apparaissent tout au long des chapitres V-VIII et qui permettront ainsi aux membres du jury et aux lecteurs de localiser rapidement les productions associées aux travaux décrits. Le caractère exhaustif s'envisage ainsi comme l'empreinte scientifique de mes travaux au 1er juillet 2013. Dans la partie activités de recherches (Chapitres V-VII) et projet de recherche (Chapitre VIII) de ce manuscrit, je me suis attaché à décrire en premier lieu, aussi brièvement que possible mais systématiquement, les contextes historiques, scientifiques et personnels dans lesquels j'ai développé mes activités de recherches (Chapitres V-VII). Ainsi, j'espère d'une part rendre, par quelques rappels que certains jugeront sans doute élémentaires, l'accès plus facile aux non-spécialistes et d'autre part faciliter la lecture et le jugement du jury. Toujours animé d'une volonté de cohérence et de clarté, j'ai fait le choix délibéré d'une progression chronologique (thèse, expérience postdoctorale, activités en tant que CR-CNRS et projet de recherche) pour rendre compte de la réalité du développement de mes travaux. Ainsi loin de présenter un survol des différents projets que j'ai (co-)développés, j'ai préféré insister sur le traitement personnel réservé aux trois thématiques et problématiques qui sont au cœur de mon activité scientifique en les illustrant par des exemples choisis à dessin pour effectuer une mise en abyme du projet de recherche présenté dans le chapitre VIII qui constitue l'aboutissement de la démarche rédactionnelle de ce mémoire. Les chapitres V-VIII se terminent par des sections bibliographiques spécifiques où sont indexées et détaillées les références citées au fil du texte.

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Khaleghi, Hamidreza. "Influence des amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA) sur la transmission cohérente de signaux optiques à format de modulation multi-porteuses (CO-OFDM)." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00829663.

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Abstract:

Le futur système de transmission multicanaux (WDM) pourrait mettre à profit l'utilisation d'amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA), pour bénéficier notamment de leur grande bande passante optique pour l'amplification du signal. Dans ce travail, nous étudions l'influence des SOA sur la transmission cohérente de signaux OFDM optiques (CO OFDM). Cette technique, récemment proposée, permet à la fois d'augmenter l'efficacité spectrale de la transmission et de compenser les imperfections linéaires du canal optique. Nous avons développé, dans ce travail, une chaîne expérimentale de transmission de signaux à formats de modulation complexes tout-optiques et une plateforme de simulation au niveau système. Les résultats obtenus par simulation, au niveau composant et au niveau système, sont en très bon accord avec ceux obtenus par les mesures expérimentales à la fois pour des formats de modulation QPSK et QPSK CO-OFDM. À travers différentes mesures et simulations, l'étude a permis de cerner clairement l'influence des paramètres du SOA sur la qualité de transmission des données. Les non-linéarités induites par le SOA, telles que le couplage phase amplitude, l'auto modulation du gain et de la phase (SGM et SPM), la modulation croisée du gain et de la phase (XGM et XPM) et le mélange à quatre ondes (FWM), jouent de façon importante sur les performances de ce format de modulation multi-porteuses ; leur influence a donc été analysée avec précision. Les connaissances acquises permettront à l'avenir d'une part de mieux définir les conditions d'utilisation des SOA dans les réseaux de transmission et d'autre part aideront à l'optimisation de nouvelles structures de SOA conçues pour la transmission de données à très haut débit utilisant des formats de modulation complexes.

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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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Abstract:

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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Pranaitis, Mindaugas. "Etudes de transport de charges, piégeage et non linéarités optiques dans des polymères prometteurs pour des applications en optoélectronique." Phd thesis, Université d'Angers, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00993889.

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Abstract:

Les propriétés de transport dans le développement des dispositifs optoélectroniques et dans l'ingénierie des matériaux organiques sont d'une importance capitale. Les objectifs de cette thèse sont la caractérisation avancée des propriétés optiques et électriques dans les matériaux semi-conducteurs organiques mais également dans les complexes à base d'ADN dont l'architecture consiste à avoir un contrôle des propriétés moléculaires pour des applications optoélectroniques. Il a été démontré que les matériaux polymériques présentant une couche active avec une structure de type donneur/relais électronique/accepteur contenant des molécules polaires permettent d'obtenir une amélioration de l'efficacité quantique et une augmentation de la mobilité. En effet, l'impact des états de piégeage et de leur distribution énergétique et spatiale sur les propriétés de transport des charges dans les matériaux organiques ont été mis en évidence par diverses techniques expérimentales. En outre nous avons démontré que le piégeage des porteurs électroniques est effectivement impliqué dans le phénomène de transport de charge, en fonction de la longueur d'onde de la lumière d'excitation et du champ électrique appliqué. L'influence de l'architecture et de la fonctionnalisation des matériaux à base de complexes hybrides ADN-dye et ADN-silice sur les propriétés ONL et électriques des matériaux bio-organiques a été démontrée. De plus, de nouveaux matériaux hybrides ADN-surfactants cationiques avec une efficacité élevée des propriétés ONL du 3ième ordre ont été réalisés, ce qui a permis une augmentation du champ d'application des complexes ADN-surfactants dans divers solvants.

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Jeon, Taewoo. "Cellules solaires hybrides à base de polymères et de nanofils de silicium fabriqués par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00917826.

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Abstract:

Les cellules photovoltaiques proposent une solution au problème énergétique en raison de leur source inépuisable: le soleil. Plusieurs types de cellules, qu'elle soient inorganiques ou organiques, sont étudiées, avec comme objectif d'obtenir de hauts rendements pour de faibles coûts. Dans ce contexte, ce travail de thèse se propose d'étudier des cellules solaires hybrides nanostructurées à base de nanofils de silicium et de matériaux organiques afin de bénéficier des avantages de ces différents matériaux. La morphologie controlée de la croissance des nanofils de silicium par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) via un procédé Vapeur-Liquide-Solide est présentée. Le mélange de matériaux organiques est ensuite déposé sur les nanofils de silicium par un procédé d'enduction par centrifugation. Dans ce type de cellules hybrides, les nanofils de silicium jouent le rôles de matériaux accepteurs ou aident à l'absorption de la lumière. Pour améliorer les performance de ces cellules, il est nécessaire d'optimiser la qualité du réseau de nanofils par une gravure chimique visant à éliminer les traces de catalyseur résiduelles ainsi que l'oxyde natif du silicium. Cet effet de la gravure a été largement étudié et discuté. De plus les propriétés d'accepteur d'électrons des nanofils de silicium à base de catalyseurs de Bismuth ont été étudiées. Les résultats montrent clairement le potentiel de ce type de cellules, notamment 1) l'augmentation de la conversion de lumière par l'amélioration de l'efficacité du rendement quantique pour les grandes longueurs d'onde, 2) l'utilisation d'une grande variété de nanofils avec des morphologies et propriétés électriques finement controlées.

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Maillaud, Laurent. "Formulation d'encres conductrices à base de nanotubes de carbone pour le développement d'électrodes transparentes." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00939861.

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Abstract:

Cette thèse rapporte l'étude des propriétés de films transparents conducteurs obtenus à partir de dispersions de nanotubes de carbone. La formulation des dispersions représente une étape clé dans le but d'obtenir des films homogènes avec de bonnes propriétés électro-optiques. Plus particulièrement, la création d'interactions attractives en solution entre les nanotubes de carbone permet d'une part de modifier le comportement rhéologique des dispersions et d'améliorer leur dépôt en couche mince par enduction. D'autre part, les travaux présentent une étude concernant l'influence des interactions sur la structuration du réseau de nanotube de carbone qui constitue les films. Ces changements de structuration sont notamment mis en parallèle avec les propriétés électriques des films selon leur épaisseur. L'utilisation de polymères semi-conducteurs a aussi fait l'objet de travaux expérimentaux pour améliorer la formation et les propriétés des films transparents conducteurs.

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Godard, Antoine. "STABILISATION D'UNE DIODE LASER ACCORDABLE PAR FILTRAGE AUTO-ORGANISABLE." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00222084.

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Abstract:

Les diodes laser à cavité étendue commerciales offrent une émission monomode continû-ment accordable autour de 1550 nm sur une plage allant jusqu'à 150 nm. De telles performances nécessitent une excellente stabilité mécanique et des ajustements très délicats. De plus, pour éviter tout fonctionnement multimode, la puissance maximale doit être limitée. L'insertion d'un cristal photoréfractif dans le résonateur crée un filtre spectral adaptatif qui permet de relâcher ces contrain-tes. Dans ce manuscrit, nous démontrons et modélisons le fonctionnement d'un tel système.
Tout d'abord, nous étudions les conditions requises pour garantir une oscillation monomode stable en absence de cristal. Les processus non-linéaires induisant des mélanges d'ondes (hole bur-ning spectral, échauffement des porteurs et pulsations de la densité de porteurs) et donc des coupla-ges entre modes sont étudiés et pris en compte pour modéliser les conditions de sauts de modes.
Ensuite, nous modélisons le filtre photoréfractif. Son principe de fonctionnement est le sui-vant : la figure d'onde stationnaire du mode est reproduite dans le volume du cristal sous la forme d'une modulation d'indice qui correspond donc à un réseau de Bragg et agit comme un filtre spec-tral. Une stabilisation du mode oscillant est obtenue grâce à l'effet combiné de ce filtre adaptatif et du filtrage passif de la cavité étendue (réseau monté en configuration Littman).
Puis, nous présentons les améliorations apportées par cette technique de filtrage auto-organisable. Expérimentalement, nous démontrons que, grâce une prévention efficace des sauts de modes et des fonctionnements multimodes, une oscillation monomode stable peut être maintenue pour des puissances supérieures à celles atteignables en absence de cristal. Enfin, nous confrontons les mesures aux modélisations de la cavité auto-organisable où les phénomènes de couplage de mo-des et le filtre photoréfractif sont pris en compte simultanément.

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Maillaud, Laurent. "Formulation d’encres conductrices à base de nanotubes de carbone pour le développement d’électrodes transparentes." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14904/document.

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Abstract:

Cette thèse rapporte l’étude des propriétés de films transparents conducteurs obtenus à partir de dispersions de nanotubes de carbone. La formulation des dispersions représente une étape clé dans le but d’obtenir des films homogènes avec de bonnes propriétés électro-optiques. Plus particulièrement, la création d’interactions attractives en solution entre les nanotubes de carbone permet d’une part de modifier le comportement rhéologique des dispersions et d’améliorer leur dépôt en couche mince par enduction. D’autre part, les travaux présentent une étude concernant l’influence des interactions sur la structuration du réseau de nanotube de carbone qui constitue les films. Ces changements de structuration sont notamment mis en parallèle avec les propriétés électriques des films selon leur épaisseur. L’utilisation de polymères semi-conducteurs a aussi fait l’objet de travaux expérimentaux pour améliorer la formation et les propriétés des films transparents conducteurs
This thesis reports the study of the properties of transparent conductive films obtained from carbon nanotube dispersions. The dispersion formulation is a key step in order to obtain uniform films with good opto-electrical properties. In particular, the formation of attractive interactions between dissolved carbon nanotubes allows the modification of the rheological behavior of the dispersions and the improvement of their deposition in thin layer by coating. Also, the influence of the interactions on the carbon nanotube network morphology is presented. The structural changes of the networks are then related to both electrical properties and thickness of the films. Finally, the use of semiconducting polymers was analyzed in order to improve the fabrication and the properties of transparent conductive films

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Hajlaoui, Riadh. "Effet de la structure sur les propriétés électriques et optiques d'oligomères conjugués semi-conducteurs. Application à la réalisation de transistors à effet de champ et de diode électroluminescentes." Rouen, 1995. http://www.theses.fr/1995ROUES005.

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Abstract:

L'étude structurale des polymères conjugués montre que leur désordre moléculaire et structural limite la qualité de leurs propriétés électroniques, et restreint donc leur éventuelle application à des composants électroniques. L'utilisation de systèmes moléculaires structuralement bien définis devrait par contre permettre de s'affranchir de ces défauts chimiques et physiques, et d'améliorer ainsi l'efficacité du transport de charges dans ces matériaux semi-conducteurs. Cette démarche est illustrée ici par l'étude du sexithiophène (6T) et de ses dérivés substitués. La première partie est consacrée à la description des techniques expérimentales de préparation des films minces, puis des composants électroniques réalisés à partir de ces semi-conducteurs organiques, tels que transistors à effet de champ en couche mince et diodes électroluminescentes. L'étude des propriétés structurales et optiques a mis en évidence que ces films sont polycristallins, et que l'orientation des chaînes moléculaires sur le substrat est contrôlée par la nature du substrat, par la température de dépôt et par la position de substitution de groupes alkyles sur cette molécule (6T). Les mesures de conductivité et de mobilité d'effet de champ du sexithiophène et de ses dérivés montrent que pour le , -dihexyl-sexithiophène, la conductivité présente une anisotropie importante, alors que b,b'-dihexyl-sexithiophène se comporte comme un isolant. La température du substrat utilisée lors du dépôt du film influe sur la conductivité et sur la mobilité du sexithiophène. La mobilité plus faible de 6T à température ambiante est attribuée à une plus grande concentration de défauts tels que joints de grains. Les caractéristiques statiques des diodes électroluminescentes, dont les couches actives sont constituées de sexithiophène ou de l'un de ses dérivés, montrent un effet redresseur (semi-conducteur de type-p). Les caractéristiques transitoires montrent un courant capacitif bref, suivi d'un courant permanent donnant lieu à émission lumineuse. Dans une structure bicouche, on remarque une augmentation de l'émission lumineuse et une augmentation du rendement d'électroluminescence par rapport à la structure monocouche. L'intensité du spectre d'électroluminescence enregistré pour la structure bicouche dans la gamme 500-700 nm montre qu'en baissant la température l'émission augmente, ceci est attribué à une diminution du rendement des transitions non radiatives

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Halawani, Nour. "Innovative materials for packaging." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI010/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude du mélange thermodurcissable - thermoplastique (époxyamine / polyetherimide avec séparation de phase) pour évaluer les performances électriques et thermiques. Ces matériaux seraient des nouveaux candidats pour remplacer la couche d'encapsulation dans les semi-conducteurs, par exemple ceux utilisés comme interrupteur dans les applications électroniques de puissance. Les mélanges de polymères seraient un nouveau candidat en tant qu'isolant pour le système. La matrice epoxy-amine seul et les melanges epoxy / Polyetherimide on été caractérisés par microscopie électronique à transmission, microscopie électronique à balayage, Calorimétrie différentielle à balayage, analyse thermogravimétrique, analyse mécanique dynamique, analyse diélectrique avec simulation analytique et des mesures de conductivité électrique et de tension de claquage ont également été entreprises. Ces techniques complémentaires ont d'abord été utilisées pour étudier la séparation de phases et ensuite pour quantifier la taille des nodules de thermoplastiques dans la matrice thermodurcissable. Cette séparation de phase a été examiné et a montré une diminution des valeurs diélectriques de 15% et une augmentation de la tension de claquage par rapport au système époxy-amine pur
This work deals with the study of thermoset-thermoplastic blend (epoxy-amine/poly-etherimide phase separated) to assess the electrical and thermal performances. These materials would be new candidates to replace the encapsulation layer in semiconductors, for example ones used as switches in power electronic applications. Polymers blends would be a novel candidate as an insulator for the system. Pure epoxy system as well as Epoxy/Polyetherimide blends where characterized by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, dynamic mechanical analysis, dielectric analysis with analytical simulation, electrical conductivity and breakdown voltage measurements. These complementary techniques were used first to investigate the presence of the phase separation phenomenon and secondly to quantify the separated nodules size. The effect of this phase separation was examined and showed a decrease in the dielectric values of 15 % and an increase in the breakdown voltage compared to the pure epoxy system. It was finally simulated to show a close assumption of what is found experimentally

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Nunes, Domschke Tamara. "P-doped semiconducting polymers : process optimization, characterization and investigation of air stability." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSES020.

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Abstract:

Les semi-conducteurs organiques (OSCs) sont des matériaux prometteurs pour la production à faible coût de dispositifs électroniques imprimés flexibles et de grandes surfaces. Dans ce contexte, le dopage moléculaire permet de contrôler les propriétés électriques des OSC, offrant un outil puissant pour améliorer les performances de différents dispositifs électroniques. Malgré les progrès dans la compréhension fondamentale du mécanisme de dopage et de leurs procédés, la stabilité des OSC dopés p ont reçu peu d'attention. Or, la stabilité de l'état dopé p en présence d'oxygène et d'humidité est un facteur crucial pour l'intégration de couches dopées dans des dispositifs organiques.Dans cette thèse, nous avons étudié le dopage moléculaire de semi-conducteurs polymères désordonnés et la stabilité du dopage p en présence d'oxygène et d'espèces liées à l'eau. PBDTTT-c et RRa-P3HT ont été utilisés comme matrice de polymères et F4TCNQ et Mo(tfd-COCF3)3 comme dopants de type p. Les paramètres du procédé de dopage ont été soigneusement étudiés pour obtenir un dopage contrôlé et optimiser les propriétés électriques. L'impact de la concentration de dopant a été étudié en termes de propriétés électriques (conductivité), optiques (UV-Vis-NIR) et structurelles (GIWAXS).La stabilité de l'état dopé p a été analysée en surveillant l'évolution des signatures de dopage sous trois atmosphères différentes : l'argon, l'air anhydre et l'air ambiant. Des analyses XPS ont été effectuées pour étudier l'impact de l'exposition à l'air sur l'état chimique des couches dopées p. Des simulations ont été utilisées pour étayer nos résultats.Les résultats actuels ont mis en évidence la présence d'un mécanisme de dédopage important pour les polymères semi-conducteurs dopés-p en présence d'espèces liées à l'eau
Organic semiconductors (OSCs) are promising materials for low-cost, flexible, large-area production of printed electronic devices. In this context, molecular doping allows controlling the electrical properties of OSCs, offering a powerful tool to improve the performances of different electronic devices. Despite the progress in the fundamental understanding of the doping mechanism and processing techniques, stability aspects of p-doped OSCs have received little attention. Nevertheless, the stability of the p-doped state in the presence of oxygen and humidity is a crucial factor to be investigated for the integration of doped layers in organic devices.In this thesis, we have studied the molecular doping of disordered polymer semiconductors and the stability of the p-doped state in the presence of oxygen and water-related species. PBDTTT-c and RRa-P3HT were used as polymer hosts and F4TCNQ and Mo(tfd-COCF3)3 as p-dopants. The process conditions have been carefully studied to achieve controlled doping and to optimize the electrical properties. The impact of the dopant concentration was investigated in terms of electrical (conductivity), optical (UV-Vis-NIR) and structural (GIWAXS) properties of doped layers.The stability of the p-doped state was investigated by monitoring the evolution of the doping signatures under three different atmospheres: argon, anhydrous air, and ambient air. XPS analyses were carried out to investigate the impact of air exposure on the chemical state of p-doped layers. Simulations have been used to support our findings.Present results highlighted the presence of an important dedoping mechanism for p-doped semiconducting polymers in the presence of water-related species

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Barichard, Anne. "Enregistrement et analyses physico-chimiques de réseaux dans des matériaux composites polymères-points quantiques." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28504/28504.pdf.

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Ben, Dkhil Sadok. "Cellules solaires hybrides transparentes à base de nanofils de silicium et du poly(vinylcarbazole)." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10130.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la réalisation et l’étude des cellules solaires PV hybrides à réseaux interpénétrés utilisant les nanofils de silicium. Nos études ont porté essentiellement sur l’optimisation des structures hybrides à base de PVK ou de MEH-PPV mélangé dans leur volume avec une phase de nanofils de silicium, référant aux structures PVK/NFSi et MEH-PPV/NFSi respectivement. Cette étude a montré l’étroite interdépendance entre la morphologie des nanocomposites et les propriétés photovoltaïques des cellules réalisées. Nous avons étudiés l’influence de la concentration des nanofils de silicium sur le processus de dissociation des paires photo-générées. Nous avons également étudié l’effet des traitements thermiques et nous avons mis en évidence un meilleur transfert de charge dans le cas des structures PVK/NFSi. Nous avons aussi observé l’influence bénéfique de la désoxydation ainsi que le traitement de fonctionnalisation des nanofils sur l’amélioration du transfert de charge dans le cas des structures réalisées. En conclusion, nous avons montré que les cellules PV hybrides à réseaux interpénétrés utilisant les nanofils de silicium peuvent être optimisées grâce à la compréhension et au réglage fin du transfert de charges
The work presented in this thesis focuses on the implementation and study of hybrid solar cells interpenetrating networks using silicon nanowires. Our studies have focused on the optimization of hybrid structures based PVK or MEH-PPV mixed in their volume with silicon nanowires phase, referring to structures PVK/NFSI and MEH-PPV/NFSI respectively. This study showed the close interdependence between morphology and properties of nanocomposites photovoltaic cells made. We studied the influence of the concentration of silicon nanowires on the dissociation process of photo-generated pairs. We also studied the effect of heat treatment and we have demonstrated a better load transfer in the case of structures PVK/NFSI. We also observed the beneficial effect of deoxidation treatment and functionalization of the nanowires on the improvement of charge transfer in the case of structures made. In conclusion, we have shown that the PV hybrid cell using silicon nanowires can be optimized through understanding and fine tuning of the charge transfer

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Dissertations / Theses on the topic 'Mélange de polymères semi-conducteurs'

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