Academic literature on the topic 'Transistors organiques ? effet de champ'

L’analyse non ciblée connaît une forte période de croissance dans le domaine de l’analyse environnementale, car elle ouvre le champ des investigations de la qualité des milieux à un très grand nombre de composés. Cet article consiste en un retour d’expérience de 12 laboratoires français sur les pratiques et les précautions à considérer lors de la réalisation d’analyses non ciblées, en particulier pour la recherche de composés suspects dans les échantillons issus des milieux aquatiques. En effet, si cette technique apporte des informations nouvelles et très prometteuses, elle n’en reste pas moins une technique complexe qu’il convient d’utiliser avec de nombreuses précautions pour assurer des résultats de qualité. La réflexion commune entreprise dans le groupe de laboratoires, a permis de synthétiser des informations techniques afin de présenter les enjeux de cette méthodologie d’intérêt majeur en analyse environnementale de façon simple et accessible aux laboratoires, demandeurs d’analyse ou toute personne intéressée par ce type d’approche. Les verrous liés à la spécificité des analyses non ciblées, au développement de méthodes et au rendu de résultats ont été développés pour fournir des clés de compréhension pour les laboratoires et les utilisateurs de résultats. Ce travail s’attache ainsi à être un guide de découverte de la technique pour les personnes désireuses de voir ce que peut apporter l’analyse non ciblée, mais également un guide de bonnes pratiques pour celles et ceux qui acquièrent ou qui analysent des données issues de ces techniques.

Dans le cadre d’un projet d’études techniques, deux étudiants en 2ème du cycle ingénieur à l’ENSIL-ENSCI à Limoges ont réalisé un traceur automatique de caractéristiques de transistors (à effet de champ et bipolaire). Cet outil permet aujourd’hui aux étudiants en travaux pratiques d’électronique analogique de disposer des caractéristiques courant-tension et des paramètres dynamiques petit signal basse fréquence réalistes du composant utilisé en séance lors de la synthèse de leur circuit afin de répondre au cahier des charges spécifié. Ce papier présentera d’une part la construction de ce traceur de caractéristique (matériel utilisé, éléments de programmation …) et d’autre part l’utilisation de ces courbes lors de la synthèse d’un circuit amplificateur de tension à base d’un transistor bipolaire.

La méthode standard de détermination de la Demande Biochimique en Oxygène (DBO-5 jours par dilutions) présente certains inconvénients bien connus dont celui de ne pas être exploitable pour la gestion en temps réel d'un procédé d'épuration. De ce fait, divers types d'appareils d'estimation rapide de la DBO, basés sur des méthodes respirométriques, ont été imaginés dans le passé et même commercialisés pour certains. Dans cette étude, des appareils d'estimation rapide de la DBO de types bioélectrode et réacteurs à biomasse fixée (écoulement piston et parfaitement mélangé) ont été mis en oeuvre, après avoir été développés ou modifiés sur base de concepts déjà existants. Une attention particulière a été portée sur la validité de ces appareils, la crédibilité de leurs mesures et la définition de leur champ d'action. De par leur principe de fonctionnement (injection en flux), la bioélectrode et le bioréacteur piston sont des appareils qui doivent être calibrés et dont la biomasse immobilisée doit être préalablement adaptée à l'échantillon à analyser. La solution de calibration est essentielle et doit être qualitativement la plus proche possible de l'échantillon à analyser. Le bioréacteur parfaitement mélangé se distingue des deux premières méthodes car il travaille théoriquement en consommation totale du substrat. La méthode ne nécessite pas de calibration mais implique, avant toute mesure de respirogramme, la détermination d'un paramètre supplémentaire, le coefficient de transfert de l'oxygène. De manière générale, la principale conclusion de l'étude réside dans la difficulté de ces appareils à fournir une DO (Demande en oxygène) corrélable à la DBO5 conventionnelle. Leur champ d'application reste en effet limité aux substrats rapidement biodégradables. Leurs potentialités restent cependant conformes aux besoins de contrôle rapide des charges organiques polluantes en entrée et sortie des stations d'épuration.

Les transistors organiques à effet de champ (OFETs) dans lesquels le transport des charges se fait à travers un film mince de molécules organiques représentent une transformation de la technologie des transistors à effet de champ au regard de la technologie au silicium. Ils permettent notamment d’envisager le développement d’une électronique flexible à bas coût. Ce travail porte sur la synthèse, l’étude et l’utilisation en tant que couche active dans des OFETs de type n de couples d’isomères para- et méta-indacénodithiophènes (para- et méta-IDT) appauvris en électrons inédits. Une introduction aux OFETs de type n est tout d’abord présentée. Elle est suivie par la présentation de la synthèse des dérivés IDT et de l’analyse comparée de leurs propriétés physico-chimiques. La fabrication des OFETs, leur caractérisation et l’optimisation de leur architecture est enfin décrite, leurs performances montrant l’intérêt des IDTs pour les OFETs de type n. Différentes fonctionnalisations menant à des IDTs d’architecture 3π-2spiro sont également synthétisées afin d’étudier les propriétés intrinsèques de ces dérivés π-conjugués et d’envisager leur incorporation comme matrice hôte dans des diodes électrophosphorescentes organiques
Organic Field Effect Transistors (OFETs), in which the charge transport is carried through a thin film made of organic molecules represent a transformation of the FET technology regarding that based on Silicon. They offer in particular the possibility to manufacture low cost flexible electronics. This work is focused on the synthesis, the study and the use as active layer in n-type OFETs of novel, electron poor, couples of para- and meta-indacenodithiophenes isomers (para- and meta-IDT). First of all, an introduction to the field of n-type OFETs is presented, followed by the presentation of the synthesis of the IDT derivatives and the comparative analysis of their properties. Finally, the fabrication of the OFETs, their characterization and the optimization of their architecture is described. The performances recorded attest that these derivatives are of great interest for the n-type OFETs. Different 3π-2spiro IDT derivatives are also presented in order to study the IDTs intrinsic properties and to envisage their incorporation as host in phosphorescent organic light-emitting diodes

Le travail entre dans le cadre de la nouvelle tendance à la recherche d’une électronique mécaniquement flexible basée sur des transistors en couche mince constitués uniquement de matériaux organiques (OTFT). OTFT de type n et de type p ont été fabriqués par la technique de dépôt par impression (inkjet) et étudiés. Les paramètres d’impression (jetabilité, mouillabilité, imprimabilité et possibilité d’obtention de différentes formes), de chaque encre permettant le dépôt de couches conductrices, isolantes et semiconductrices, ont été systématiquement étudiés. Les OTFT de type n basés sur du C60 se sont montrés non fiables, principalement du fait de la faible solubilité du C60 dans les solvants organiques. Les OTFT de type basés sur du Tips-pentacene ont montré par contre une grande fiabilité. Le travail global constitue une large revue des problèmes et difficultés rencontrés dans la fabrication de transistors fabriqués entièrement par impression jet d’encre. Des solutions ont été trouvées et de nouvelles idées sont proposées
Present work deals with the new trend to get highly flexible electronics by using fully Organic Thin-Film Transistor (OTFT) as the basic element of this electronics. Fully organic n-type as well as p-type OTFT processed by inkjet printing are studied. Printing parameters of each ink, jettability, wetting, printability, and patterns optimization, leading to the deposition of conductive contacts, gate insulator and semiconducting active layer are studied. Process of n-type OTFT based on C60 is shown as unreliable, mainly due to the poor solubility of C60 in organic solvent. In the contrary, p-type OTFTs based on Tips-pentacene are much more reliable. The work is a large overview of the issues and the difficulties that have been to jump and to solve in the way to fabricate fully printed organic transistors. Some solutions have been given and new ideas have been proposed

Les transistors organiques à effet de champ (OFETs) ont aujourd’hui des performances qui permettent d’envisager la réalisation de circuits électroniques plus ou moins complexes. Cependant, ces dispositifs doivent encore être améliorés en termes de performance et de stabilité sous air avant d’être commercialisés. Le premier objectif de cette thèse est de réaliser des OFETs stables à l’air avec des performances atteignant l’état de l’art, tout en simplifiant leur procédé de fabrication. Le dinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophene (DNTT),petite molécule référence, a été choisie comme couche active des dispositifs pour chaque étude. En insérant une couche interfaciale d’oxyde entre le matériau de contact et le SCO de nos OFETs, une étude a été menée sur la réduction de la résistance de contact, qui affecte la mobilité effective des porteurs de charge mais peut également compliquer l’élaboration de circuits. Dans le but de réaliser des OFETs sur substrats flexibles opérant à de faibles tensions,un travail a été réalisé sur le dépôt d’un diélectrique à forte capacité dont la surface a ensuite été passivée et lissée par un polymère. Les transistors de type p obtenus présentent des performances hautes en termes de mobilité (2,4 cm2.V-1.s-1) et de ratio des courant On/Off (>106) avec une faible tension de seuil et aucune hystérésis. Le second objectif a été de réaliser des simulations sur ces OFETs optimisés avec le logiciel GoldenGate dans l’environnement Cadence Virtuoso®, pour obtenir les paramètres nécessaires à l’élaboration d’un circuit amplificateur. Enfin, des composants passifs (résistances) ont été développés et un circuit détecteur d’amplitude sur substrat flexible a été élaboré et testé
Organic field effect transistors (OFETs) have huge potential in the applications of future electronics, such as flexible circuits and displays or medical application. However, stability and performances of OFETs need to be improved, so as to reach the real market applications.First objective of this work is to realize air stable OFETs with state of the art performance. To that end, several approaches have been applied with special focus on process simplification. Small molecule, dinaphtho[2,3-b:2',3‘-f]thieno[3,2-b]thiophene (DNTT) has been chosen as the active layer for all devices studies. Metal electrodes in combination with oxide interfacial layers were investigated to decrease the contact resistance, which not only affects eventual mobility that can be achieved but also complicates circuit design. A systematic study was carried out to fabricate high capacitance dielectric layer and passivating the surface with proper interfacial layers. These approaches allowed to obtain high performance OFET on plastic substrate with high mobility (2.4cm2.V-1.s-1), high current on/off ratio (> 106), low threshold voltage and no hysteresis As the second objective, OFET devices were simulated using GoldenGate (with Cadence Virtuoso® environment) to derive relevant parameters, which helped to design amplifier circuit. Finally, passive component (resistance) has been developed and final circuit was realized and characterized

Le développement des transistors organiques, ces dernières années, a permis une nette amélioration de leurs performances et de leur stabilité. Ceci a été possible, notamment, grâce à une meilleure compréhension des mécanismes régissant le transport de charges dans ces dispositifs. Cependant, certains phénomènes restent encore à éclaircir, en particulier au niveau de l’interface entre le semi-conducteur et le diélectrique. Le piégeage des porteurs de charges qui est une des principales causes de perturbations du transport de charges dans les transistors organiques, en est un. Cette thèse se propose donc, d’étudier ce phénomène dans des transistors à base de pentacène.Les groupements polaires, et plus particulièrement les groupements hydroxyles, présents à l’interface entre l’isolant et le semi-conducteur, sont les principaux responsables du piégeage des porteurs de charges dans les transistors organiques. Afin de limiter leur présence, une technologie basée sur l’emploi d’une couche interfaciale diélectrique passivante, pauvre en groupements hydroxyles, à base de fluorure de calcium, a été mise en place. L’influence de cette couche sur le comportement de transistors à base de pentacène a été étudiée, de même que le vieillissement de ces dispositifs sous différentes conditions de stockage (sous vide et à l’air) et sous contrainte électrique.Ainsi, il a été mis en évidence qu’une couche de fluorure de calcium d’une épaisseur trop importante (de l’ordre de 5 nm) modifie la morphologie de la couche de pentacène, ce qui se traduit par une quasi-disparition du transport de charges dans le pentacène en configuration de transistor à effet de champ. Les études de vieillissement ont montré que sous l’effet de la couche interfaciale de CaF2, même d’une très fine épaisseur (de quelques nanomètres), une quantité plus importante d’humidité est présente dans la couche de pentacène, probablement à cause de la nature hygroscopique du fluorure de calcium
These recent years, Organic Field-Effect Transistor (OFET) development has significantly improved it performances and it stability. This was made possible, through a better understanding of the mechanisms governing charge transport in these devices. However, some phenomena remain unclear, in particular, at the interface between the semiconductor and the dielectric. Charge carrier trapping which is one of the main causes of charge transport disturbance in organic transistors, is one of them. So, this work aims to investigate such phenomena in pentacene-based transistors.Polar groups and particularly, hydroxyl groups, located at the insulator-semiconductor interface, are the main sources of charge carriers trapping in OFET. To prevent their presence, an OFET fabrication technology based on a passivating dielectric, poor of hydroxyl groups, calcium fluoride-based interfacial layer has been developed. Effect of this layer on pentacene-based transistors operation has been studied, as well as these devices aging under different storage atmosphere (in vacuum and in air) and under electrical stress.Thus, it has been highlighted that an interfacial layer of calcium fluoride with a too high thickness (around 5 nm) changes pentacene layer morphology which results in a quasi-disappearance of charge transport in pentacene in OFET configuration. Aging studies showed that under the effect of CaF2 interfacial layer, even with a very thin thickness (a few nanometers), a greater quantity of moisture is induced in pentacene layer probably due to the hygroscopic nature of calcium fluoride

Cette thèse aborde une approche originale de réalisation de composants organiques (transistors, mémoires volatiles et non volatiles) à base d’un semiconducteur de type N “PolyeraTM N2200”. Tout d’abord, des transistors à effet de champ ont été fabriqués et optimisés en améliorant notamment certains paramètres technologiques. Par la suite, ces transistors ont été simulés à l’aide du logiciel ISE TCAD®, un logiciel basé sur un modèle 2D à effet de champ et de dérive-diffusion. Les propriétés électriques de ces dispositifs organiques ont été étudiées en fonction de l’influence de la mobilité des porteurs, des densités des pièges, et de leur énergie… . Les effets des pièges d'interface ont également été pris en considération. Par ailleurs, on y incorporant une couche de nanoparticules d’or (NP’s Au), on a réussi à développer des composants appelés « NOMFET » qui miment le comportement d’une synapse biologique tout en reproduisant les effets dépressifs et facilitateurs avec une amplitude relative de 50% et une réponse dynamique de l’ordre de 4s. En étudiant la dynamique de chargement et de déchargement des NP’s d’or, on a mis en évidence une fonction d’apprentissage anti-Hebbienne, un des mécanismes fondamentaux de l’apprentissage non-supervisé d’une synapse inhibitrice dans un réseau de neurones biologiques. Finalement, des mémoires FLASH, ont été réalisées en combinant des NP’s d’or avec des monofeuillets d’oxyde de graphène réduit (rGO). Ces mémoires « FLASH » appelées aussi mémoires à double grille flottante montrent une large fenêtre de mémorisation (~68V), un temps de rétention élevé (>108s) et d’excellentes propriétés d’endurance (1000 cycles d’écriture/effacement)
The subject of this thesis adopt an original approach to realize new components (transistor, volatile and non-volatiles memory) based on N type organic semiconductor “PolyeraTM N2200”. First, we have fabricated and optimized organic field effect transistors by modifying some technological parameters related to fabrication. Then, we have analyzed their electrical properties with the help of two-dimensional drift-diffusion simulator using ISE-TCAD®. We studied the fixed surface charges and the effect of the organic semiconductor/oxide interface traps. The dependence of the threshold voltage on the density and energy level of the trap states has been also considered. , by incorporating gold nanoparticles in these devices, we have developed a new device called “NOMFETs” (nanoparticles organic memory field effect transistors), which mimic the behavior of biological synapse by reproducing a facilitating and a depressing drain current with a relative amplitude of about 50% and a dynamic response of about 4s. Studying the charging/discharging dynamics, we demonstrated a typical anti-Hebbien learning function, one of the fundamental mechanisms of the unsupervised learning in biological neural networks. Finally, we developed nonvolatile “FLASH” memory devices, by combining metallic gold nanoparticles and reduced graphene oxide (rGO) monolayer flakes. This double floating gate architecture provided us a good charge trapping ability which include a wide memory window (~68V), a long extrapolated retention time (> 108 s) and strong endurance properties (1000 write/erase cycles)

Ce travail porte sur l’étude des interfaces semi-conducteur/diélectrique et semiconducteur/électrode dans les transistors organiques à effet de champ (OFETs). En effet, le transport et l’injection des charges se trouvent affectés par la qualité de ces interfaces.L’objectif est donc la compréhension de l’influence des caractéristiques morphologiques(rugosité, énergie de surface) et électroniques (travail de sortie) du diélectrique ou del’électrode sur les performances des OFETs.Dans un premier temps, des OFETs sur substrats de silicium à base de pentacène ontété fabriqués et les interfaces traitées à l’aide de monocouches auto-assemblées (SAMs). Legreffage des SAMs tels que l’OTS8 ou l’OTS, en neutralisant les groupes hydroxyles et enprésentant une surface apolaire, conduit à une réduction de la densité de pièges en surface. Deplus, les pièges présents dans la couche active et dus aux joints de grains sont moinsnombreux grâce à une croissance 2D en larges grains du pentacène sur OTS. Cesmodifications de l’interface sont mises en évidence par une réduction de la tension de seuil,de la pente sous le seuil ainsi que de l’hystérésis. Le transport ainsi favorisé des chargespermet une amélioration de la mobilité jusqu’à 0,6 cm2/Vs.Nous nous sommes également intéressés à l’interface semi-conducteur/électrode et àsa modification par des SAMs fluorés tels que le PFBT, le PFHT et le PFDT. L’influence desSAMs est présente tant au niveau morphologique, en améliorant la continuité de croissance dupentacène à la jonction diélectrique/électrode qu’au niveau électronique en augmentant letravail de sortie de l’électrode. La réduction de la résistance de contact RC souligne clairementces modifications et conduit à des mobilités maximales de 0,6 cm2/Vs. Par la suite, nousavons choisi de modifier ces deux interfaces dans un même dispositif, ce qui nous a permisd’atteindre des mobilités moyennes élevées de 1,3 cm2/Vs.La dernière partie de ces travaux a été dédiée à la fabrication d’OFETs basse tension àbase de pentacène ou de C60 sur substrats de verre. Le caractère basse tension de cesdispositifs est rempli grâce à l’utilisation d’un diélectrique composé de deux couches : undiélectrique à forte constante diélectrique, l’oxyde d’aluminium, et une fine couche d’undiélectrique à faible constante diélectrique comme les SAMs (C8-PA ou C18-PA) ou lespolymères (PMMA ou PVT). Cette combinaison permet d’atteindre des mobilités(m = 0,4 cm2/Vs) encourageantes pour des OFETs de type n ainsi que de faibles hystérésis(<0,1 V) dans le cas d’OFETs de type p
The charge transport and injection are strongly dependant of the semiconductor/dielectric and semi-conductor/electrode interfaces quality. Therefore, this studyfocuses on these interfaces in organic field effect transistors (OFETs). The goal is theunderstanding of the relation between the dielectric (roughness, surface energy) or electrode(work function) characteristics and the OFETs performances.First, we investigate the influence of the interfaces modification by SAMs (SelfAssembled Monolayers) in pentacene based OFETs on silicon substrates. Due to the SAMsgrafting such as OTS8 or OTS, the hydroxyls groups are neutralized and the dielectric showsan apolar surface leading to the reduction of the charge traps density. Moreover, a 2Dpentacene growth with large grains on OTS surface contributes to the decrease of the chargetraps density in the bulk. The threshold voltage, subthreshold swing and hysteresis decreasesgive rise to these modifications. The improvement of the charge transport allows us to reachmobility up to 0.6 cm2/Vs.Then, we investigate the electrode surface treatment by fluorinated SAMs such asPFBT, PFHT or PFDT. The better pentacene layer continuity and the increased electrodework function emphasize the morphologic and electronic influences of the SAMs. Thesemodifications lead to the contact resistance reducing and in consequence to an enhancedmobility up to 0.6 cm2/Vs. Finally, devices with a combination of the interfaces treatmentpresent high mean mobility of 1.3 cm2/Vs.On the final part of this study, we concentrate on low voltage C60 or pentacene basedOFETs on glass substrates. Using a dielectric composed of a high-k dielectric as AlOx and athin layer of a low-k dielectric such as phosphonic SAMs (C8-PA or C18-PA) or polymers(PMMA or PVT) allow us to achieve this low voltage condition. The mobility obtained withn-type OFETs (m = 0.4 cm2/Vs) and the small hysteresis (<0.1 V) in p-type OFETs arepromising

L'utilisation de Transistors à Effet de Champ Organiques (OFETs) est de plus en plus attractive grâce à la possibilité de production de composants plus légers, fabriqués à un moindre coût et sur des substrats flexibles. Le fait de pouvoir coupler une fonction émission de lumière à une fonction transistor rend son utilisation d'autant plus intéressante. C'est le cas des applications d'affichage, où les pixels sont réalisés par une technologie de matrice active à diodes électroluminescentes organiques (AMOLED). Le fait d'avoir un OFET électroluminescent permet de combiner un OFET avec une diode électroluminescente organique (OLED) et donc de simplifier la conception, les étapes de fabrication ainsi que d'augmenter la durée de vie des pixels. Durant cette thèse, l'étude et la fabrication des OFETs émetteurs de lumière ont été menés selon deux approches. La première est basée sur l'étude d'OFETs ambipolaires à base de N,N'-ditridecyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide (PTCDI-C13), un semi-conducteur de type-n, et de pentacène, un semi-conducteur de type-p, ce qui constitue une première étape à l'obtention d'OFET électroluminescent. La fabrication et la caractérisation de ces OFETs ambipolaires ont été réalisées pour la première fois dans l'équipe de recherche du laboratoire. Une étude de leur structure a été menée pour trouver les paramètres idéaux à l'obtention d'un transport de charges équilibré. La structure optimisée est une structure bicouche avec une épaisseur de pentacène de 8 nm et une épaisseur de PTCDI-C13 de 20 nm. L'ajout d'une couche émettrice entre les deux semi-conducteurs n'a pas permis d'obtenir une émission de lumière à cause du piégeage de charges trop important. Cependant, ce travail a ouvert de nouvelles perspectives pour les futurs travaux sur les OFETs ambipolaires. La deuxième approche pour étudier les OFETs émetteurs de lumière est plus innovante grâce au changement de la structure des transistors organiques classiques par une structure verticale. Cette structure présente l'avantage de pouvoir intégrer facilement une structure OLED et d'avoir une émission de lumière homogène sur une grande surface. Le principe de fonctionnement est totalement différent des OFETs classiques : ici, la modulation du courant ne se fait plus par un contrôle de la conductivité dans un canal semi-conducteur, mais par un contrôle de l'injection de charges au niveau de l'électrode source. L'étude de cette structure a permis d'obtenir des transistors organiques lumineux. Ensuite, l'étude des mécanismes d'injection de charges a permis de mieux comprendre le fonctionnement de ces transistors. Plusieurs matériaux ont été testés en tant qu'électrode source : l'or, l'argent, l'aluminium et l'ITO (Indium Tin Oxyde). Cela a permis de déterminer le mécanisme d'injection mis en jeu, soit l'injection de charges par la modulation de l'effet tunnel grâce à la courbure de bande induite par l'effet de grille dans la couche semi-conductrice proche de l'interface. Il a également été identifié que la qualité de l'interface électrode source/semi-conducteur joue un rôle majeur puisqu'une mauvaise qualité d'interface entraîne une diminution drastique des performances
Organic Field Effect Transistors (OFETs) is increasingly attractive thanks to the possibility of producing lighter components at lower cost and on flexible substrates. Being able to couple a light emission function to a transistor function makes its use more interesting. This is the case with display applications, where the pixels are produced by an active matrix technology of organic light-emitting diodes (AMOLED). Having a light-emitting OFET makes possible to combine an OFET with an organic light-emitting diode (OLED) and thus simplifying the design, the manufacturing steps as well as increasing the lifetime of pixels. During this thesis, the study and manufacture of light-emitting OFETs were carried out using two approaches. The first one is based on the study of ambipolar OFETs based on N, N'-ditridecyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide (PTCDI-C13), an n-type semiconductor, and pentacene, a p-type semiconductor. This study constitutes the first step in obtaining electroluminescent OFETs. The fabrication and characterization of these ambipolar OFETs were performed for the first time in the laboratory's research team. A study of their structure was carried out to find the ideal parameters to obtain a balanced charge transport. The optimized structure is a bilayer structure with a pentacene thickness of 8 nm and a PTCDI-C13 thickness of 20 nm. The addition of an emitting layer between the two semiconductors failed to achieve light emission due to excessive charges trapping. However, this study has opened up new perspectives for future work on ambipolar OFETs. The second approach to study light-emitting OFETs is more innovative thanks to the change of the structure from a classic planar structure to a vertical one. This structure has the advantage of being able to easily integrate an OLED structure and has a homogeneous light emission over a large area. The operating principle is totally different from conventional OFETs: here, the current modulation is no longer done by controlling the conductivity in a semiconductor channel, but by controlling the injection of charges at the source electrode. The study of this structure made it possible to obtain luminous organic transistors. Then, the study of charge injection mechanisms allowed us to understand more deeply the operating principe of these transistors. Several materials have been tested as the source electrode: gold, silver, aluminum and ITO (Indium Tin Oxide). This study allowed us to determine the injection mechanism involved, namely the injection of charges by the modulation of the tunnel effect thanks to the band bending induced by the gate effect in the semiconductor layer close to the interface. It has also been identified that the quality of the source electrode/semiconductor interface plays a major role since poor interface quality leads to a drastic decrease in performance

Le développement des transistors organiques, ces dernières années, a permis une nette amélioration de leurs performances et de leur stabilité. Ceci a été possible, notamment, grâce à une meilleure compréhension des mécanismes régissant le transport de charges dans ces dispositifs. Cependant, certains phénomènes restent encore à éclaircir, en particulier au niveau de l'interface entre le semi-conducteur et le diélectrique. Le piégeage des porteurs de charges qui est une des principales causes de perturbations du transport de charges dans les transistors organiques, en est un. Cette thèse se propose donc, d'étudier ce phénomène dans des transistors à base de pentacène.Les groupements polaires, et plus particulièrement les groupements hydroxyles, présents à l'interface entre l'isolant et le semi-conducteur, sont les principaux responsables du piégeage des porteurs de charges dans les transistors organiques. Afin de limiter leur présence, une technologie basée sur l'emploi d'une couche interfaciale diélectrique passivante, pauvre en groupements hydroxyles, à base de fluorure de calcium, a été mise en place. L'influence de cette couche sur le comportement de transistors à base de pentacène a été étudiée, de même que le vieillissement de ces dispositifs sous différentes conditions de stockage (sous vide et à l'air) et sous contrainte électrique.Ainsi, il a été mis en évidence qu'une couche de fluorure de calcium d'une épaisseur trop importante (de l'ordre de 5 nm) modifie la morphologie de la couche de pentacène, ce qui se traduit par une quasi-disparition du transport de charges dans le pentacène en configuration de transistor à effet de champ. Les études de vieillissement ont montré que sous l'effet de la couche interfaciale de CaF2, même d'une très fine épaisseur (de quelques nanomètres), une quantité plus importante d'humidité est présente dans la couche de pentacène, probablement à cause de la nature hygroscopique du fluorure de calcium.

Nous avons caractérisé différents configurations de transistors organiques à effet de champ (OFETs) en utilisant des monocristaux de rubrène. Ce dernier est un matériau organique fortement ordonné avec lequel il est possible d'obtenir des mobilité élevée. Tout d'abord, nous avons étudié les propriétés du monocristal de rubrène, en analysant les caractéristiques courant-tension de diodes symétriques avec la théorie du courant limité par la charge d'espace (SCLC). Cette étude nous a permis de montrer que ce matériau se caractérise par une faible densité de défauts ainsi qu'une faible densité de porteurs de charge générés thermiquement. A partir de ce résultat, nous avons analysé transistors organiques à jonction métal/semiconducteur (MESFETs). Ces dispositifs non-conventionnels se sont révélés être des FETs performants, où l'injection des porteurs de charges de la source est contrôlée par la tension appliquée à la grille, choisie de manière à former un contact non-ohmique avec le semiconducteur. Finalement, nous avons étudié les transistors à jonction métal/isolant/semiconducteur (MISFETs). Le comportement courant-tension en-dessous de la tension de seuil ne varie pas de fonction exponentielle, contrairement à la prédiction de la théorie inorganiques. Un comportement linéaire, fonction de la tension de grille est observé excepté sur une région étroite de transition dans laquelle le comportement est pseudo-exponentiel. Une description semi-analytique alternative a été établie en prenant en compte l'effet d'un niveau de pièges localisé sur la distribution de charges libres dans le canal. Niveau dont la présence a été précédemment mise en évidence lors de l'analyse SCLC
In order to go deeper in the knowledge of the fundamentals of Organic Field Effect Transistors (OFETs), we have characterized different typologies of OFETs using rubrene single crystals. The latter are highly ordered organic semiconductors with which high mobility transistors can be fabricated. First we have obtained a detailed picture about the properties of a rubrene single crystal, by analyzing the current-voltage (I-V) characteristics of symmetric diodes with the Space Charge Limited Current (SCLC) theory. A low density of defects and a low density of intrinsic thermally generated carriers have been found to characterize this material. On this basis, we have analyzed metal-semiconductor-field-effect-transistors (MESFETs). These non-conventional devices have been proved to be efficient organic FETs, in which the process of charge carrier injection from the ohmic source contact is controlled by the voltage applied to a non-ohmic gate electrode. Finally, metal-insulator-semiconductor field effect ; transistors (MISFETs) have been considered. The (I-V) trend below the threshold voltage is not exponential, as predicted by the inorganic theory; instead, it is linear with the gate voltage and it follows a pseudo-exponential behaviour only in a narrow transition region. An alternative semi-analytical description has been provided here by taking into account the effect of a localized trap level on the distribution of free charges. The presence of this discrete trap level was highlighted by the previously conducted SCLC analysis

Cette thèse a exploré comment, en mélangeant des matériaux avec des propriétés électriques différentes, il est possible de fabriquer des transistors avec des performances accrues. Des transistors organiques à effet de champ basés sur un oligothiophène (DH4T) ont été fabriqués et optimisés jusqu’à ce que les mobilités mesurées fussent supérieures à celles observées dans des films évaporés. Ces résultats ont été obtenus par le contrôle précis des interfaces et de la vitesse d’évaporation. Des polymères de type p ont été mélangés à des polymères de type n. Chaque solution obtenue a été utilisée pour la fabrication de transistors ambipolaires. Les transistors ont été caractérisés et il a été possible de fabriquer des transistors avec des mobilités équilibrées pour chaque paire de polymères. Des transistors à effet de champ basés sur un mélange de P3HT et d’une molécule photochromique (DAE-Me) ont été fabriqués. Le courant a été mesuré pendant et entre les irradiations et il a été démontré qu’une mémoire non-volatile à multiple niveaux peut être fabriquée
This thesis explored how, by blending of materials with different electrical characteristics, it is possible to fabricate transistors with new or improved performances. First, organic field-effect transistors based on a single oligothiophene, DH4T, were fabricated and optimized until the measured mobility was superior to that observed in vacuum deposited films. This was achieved through careful tuning of the interfaces using self-assembled monolayers and by strong control of the solvent- evaporation rate. P-type polymers were blended with an n-type polymer. Each resulting solution was used for the fabrication of ambipolar field-effect transistors. These devices were characterized and it was found that for each pair of p- and n-type polymers, a transistor with balanced mobilities and high Ion/Ioff could be fabricated. Finally field-effect transistors based on a blend of P3HT and a photoswitchable diarylethene (DAE-Me) were fabricated. The current was measured during and between irradiations and it was demonstrated that a non-volatile multilevel memory could be fabricated