Dissertations / Theses: 'Transistors organiques ? effet de champ'

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Peltier, Jean-David. "Isomères de position d’indacénodithiophènes : synthèse, propriétés et applications en transistors organiques à effet de champ." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S138/document.

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Abstract:

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

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Kuai, Wenlin. "Faisabilité de transistors organiques à effet de champ fabriqués entièrement en solution." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S013/document.

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Abstract:

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

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Houin, Geoffroy. "Développement d’amplificateurs sur substrats flexibles à partir de transistors organiques à effet de champ." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0588/document.

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Abstract:

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

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Macabies, Romain. "Proprietes et stabilite de l’interface isolant-pentacene dans les transistors organiques a effet de champ." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2011. http://www.theses.fr/2011EMSE0628/document.

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Abstract:

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

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Hafsi, Bilel. "Réalisation, caractérisation et simulation de composants organiques : transistors à effet de champ et mémoires." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10055/document.

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Abstract:

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)

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Devynck, Mélanie. "Transistors à effet de champ : étude des interfaces et amélioration des performances." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14569/document.

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Abstract:

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

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Morvan, Marjorie. "Etude des transistors à effet de champ organiques : réalisation d'OFETs ambipolaires et étude des mécanismes d'injection dans les OFETs verticaux." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30175.

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Abstract:

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

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Macabies, Romain. "Proprietes et stabilite de l'interface isolant-pentacene dans les transistors organiques a effet de champ." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740173.

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Abstract:

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.

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Braga, Daniele. "Charge transport properties of organic semiconductors : application to field effect transistors." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077157.

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Abstract:

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

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Leydecker, Tim. "Multiresponsive and supramolecular field-effect transistors." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAF056/document.

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Abstract:

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

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Collet, Joël. "Monocouches organiques fonctionnalisées : propriétés structurales et électriques : composants électroniques à l'échelle du nanomètre." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10195.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'etudier et de realiser des composants electroniques nanometriques a base de films monomoleculaires organises. Pour cela, nous avons utilise une methode d'auto-assemblage des molecules organiques sur un substrat de silicium. Dans un premier temps, nous nous sommes interesses a la fabrication de couches monomoleculaires auto-assemblees sur silicium par la technique de silanisation (greffage covalent de molecules possedant un groupe silane sur le substrat). Nous nous sommes servis de ces couches monomoleculaires comme base de realisation d'assemblages moleculaires comportant une chaine alkyle saturee et un groupement terminal conjugue. Nous avons mis en evidence par des caracterisations structurales que ces assemblages sont denses et ordonnes. Des mesures electriques ont montre que ces assemblages presentaient un caractere isolant marque dans la direction perpendiculaire a la monocouche et un caractere conducteur dans la direction parallele, donnant naissance a une forte anisotropie de conductivite, tres interessante pour la realisation de dispositifs en nano-electronique et en electronique moleculaire. Nous avons ensuite realise et etudie deux dispositifs electroniques nanometriques a base de couches monomoleculaires auto-assemblees sur silicium. Le premier dispositif est un transistor a effet de champ a grille (longueur minimale=25 nm) isolee par une couche monomoleculaire et a contacts source -drain schottky. Il presente des caracteristiques de type canal long jusqu'a environ 0. 1 m de longueur de grille et est aussi performant que des dispositifs similaires a grille isolee par un oxyde de silicium. Un fonctionnement a base temperature (200 k) ameliore notablement les performances du dispositif. Le second dispositif est un transistor film mince organique a sexithiophene et a grille (longueur minimale=50 nm) isolee par une couche monomoleculaire. Il presente des caracteristiques de type canal long jusqu'a des longueurs de grille de 0. 2 m en dessous de 0. 2 m, le fonctionnement est perturbe par un effet tunnel important entre la source et le drain.

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Kergoat, Loïc. "Organic transistor-Based DNA sensors." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077220.

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Abstract:

Ce travail de thèse consiste en l'utilisation de transistors organiques comme biocapteurs à ADN ne nécessitant ni marquage ni ajout de réactifs. La première approche concernait l'utilisation d'OECT. Malgré l'utilisation de deux méthodes de fonctionnalisation, aucune modification de la réponse du transistor n'a été enregistrée. La deuxième approche fut d'utiliser la configuration EGOFET. Le P3HT et le rubrène furent étudiés en utilisant de l'eau comme électrolyte. Les deux matériaux ont montré une réponse typique d’un canal de type-p fonctionnant en accumulation et cela à une très faible tension (moins de 1V). La simplicité de cette structure la rend appréciable pour tester de nouveaux (semi-conducteurs organiques. Par la suite, des mélanges P3HT/PMMA ont été étudiés et les performances des transistors améliorées. La modification des performances est attribuée à la séparation latérale de phases, révélée par les mesures topographiques par AFM. Finalement, cette configuration a été utilisée pour la détection de l'ADN. Un dérivé du P3HT ayant des groupements carboxyliques pour greffer l'ADN, a été utilisé. Le greffage de l'ADN modifie fortement le comportement du transistor. L'encombrement stérique des brins d'ADN diminue la pénétration des ions dans le polymère. De plus, les charges négatives de l'ADN ; déplacent la tension de grille minimale vers les potentiels négatifs. L'utilisation d'un électrolyte concentré inhibe la réponse du transistor lors de l'hybridation. En réduisant cette concentration, cet effet d'écrantage disparaît et une diminution du courant off est observée. Plusieurs expériences restent cependant nécessaires pour comprendre le principe de transduction
This PhD work deals with the use of organic transistors for the development of reagentless and label-free DNA biosensors. First OECTs made of PEDOT:PSS were used and two DNA immobilization methods were successfully performed. Nevertheless, both approaches did not show any modification in the OECT behavior upon DNAhybridization. In a second step, EGOFET configuration was investigated. P3HT and rubrene were studied using water as electrolyte. Both semiconductors showed typical p-type channel behavior ope- rating in accumulation mode at very low voltage (below 1V). The simplicity and readiness of its production reveals a helpful tool for rapid testing of new organic semiconductors. Then PMMA twas blend to P3HT, resulting in improved electrical performance and stability of devices made lof pure P3HT. Topographic investigations by AFM carried out on blends with various PMMA to P3HT ratio reveal a lateral phase separation of the two components. | Finally, this configuration was used for DNA detection. A derivative of P3HT, with carboxylic I acid moieties for DNA grafting was used. Upon probe DNA immobilization, a clear change in the transistor behavior is observed. The off current decreases because of the steric hindrance of DNA strands, blocking ion penetration into the semiconductor bulk. The minimum gate voltage is shifted towards negative voltages because of the negative charges of DNA. Response of the EGOFET upon hybridization is quenched in high ionic concentration solution. This screening effect vanishes when reducing the ion concentration, resulting in an off current drop jupon hybridization. Several experiments have to be performed to fully understand the transduction mechanism

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Marmont, Patrick. "Amélioration des performances de transistors organiques en couche mince à base de pentacene par des monocouches auto-assemblées." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077042.

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Abstract:

Le but de cette étude est d’améliorer l’injection de charge en insérant une couche dipolaire orientée entre le contact en or et le semi-conducteur dans un transistor organique en couche mince à base de pentacène OTFT (structure contact-bas). Les contacts sources/drains en or ont été modifiés avec des monocouches auto-assemblées d'alkanethiols et de fluoro-alkanethiols. En accord avec les mesures de spectroscopie UPS, on observe une augmentation et une diminution de la résistance de contact des OTFTs lorsque, respectivement, le travail de sortie des électrodes modifiées diminue par la fonctionnalisation par l'alkylthiol ( SH-(CH₂)₂-(CH₂)₇-CH₃ ) et augmente par la fonctionnalisation par l'alkylthiol fluorés( SH- (CH₂)₂-(CF₂)₇-CF₃ ), et une plus importante )
The goal of this study is to improve charge injection by inserting an oriented dipolar monolayer between the gold contact and the semi conductor in an organic thin film transistor OTFT (structure bottom-contact). The source/drain gold contacts were modified with alkanethiols and fluoroalkanethiols self-assembled monolayers. Consistent with the UPS measurements, we observe an increase and a decrease of the OTFT contact resistance respectively with the increase of the work function and the decrease of the work function with the alkanethiol ( SH-(CH₂)₂-(CH₂)₇-CH₃) with the fluorinated molecules ( SH-(CH2)2-(CH2)7-CH3 )and further decrease when the length of the fluorinated molecules is shortened SH- (CH₂)₂-(CF₂)₇-CF₃ )

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Gruntz, Guillaume. "Nouvelles architectures moléculaires électrodéficientes et solubles pour les transistors organiques à effet de champ de type n stables à l’air." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0217/document.

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Abstract:

Un des enjeux principaux de l’électronique organique est le développement de circuits associant des transistors organiques à effet de champ (OFETs) de type p et de type n stables à l’air ainsi que leur fabrication par voie liquide. Si de nombreux matériaux de type p existent, les exemples de matériaux de type n stables sont plus rares. L’objectif de ce travail de thèse a ainsi été de concevoir, de synthétiser, et de caractériser de nouvelles molécules π-conjuguées électrodéficientes solubles afin de les intégrer dans des transistors organiques à effet de champ de type n (OFETs) stables à l’air. Dans ce but, le coeur aromatique d’un pigment reconnu très stable chimiquement, la triphénodioxazine (TPDO), a été fonctionnalisé avec des fonctions solubilisantes et des groupements électroattracteurs pour moduler ses propriétés de solubilité et augmenter son affinité électronique. Les nombreuses variations structurales réalisées ont conduit à une famille complète de dérivés électrodéficients. Les nouveaux composés, caractérisés à l’état liquide et solide, ont été intégrés dans des OFETs et ont démontré, pour la plupart, un transport de charges négatives efficace. Au-delà de la rationalisation des résultats obtenus lors des synthèses, des caractérisations des matériaux et des performances des dispositifs électroniques, un dérivé tétracyané a rempli l'ensemble du cahier des charges initial (solubilité, mobilité de type n, stabilité à l’air), ce qui valide la démarche adoptée
One the main challenges of organic electronics is the fabrication of electronic circuits combining p-type and n-type organic field effect transistors which can be processed by liquid route and are stable in air. Even though many efficient p-type organic materials have been reported, the examples of n-type analogues are rare. The aim of this PhD research work was therefore to design, synthesize and characterize new soluble and electron-acceptor π-conjugated molecules and determine their ability to transport electrons in organic field effect transistors (OFETs) under air. In this aim, the aromatic core of a well-known stable pigment, the Triphenodioxazine (TPDO), was functionalized with solubilizing groups and electron-withdrawing functions to tune the solubility and to yield a higher electron affinity. The various structural modifications achieved provided a complete family of electro-deficient materials. The new compounds were characterized in liquid and solid state, and then integrated in OFETs. Most of them led to an efficient negative charge carrier transport. Hereafter of the rationalization of the results during synthesis, characterization of new materials and physical characterizations of devices, a tetracyano derivative has fulfilled the initial project specifications in terms of solubility, electron mobility and air stability of the performances

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Didane, Yahia. "Fonctionnalisation du distyryl-bithiophène : impact sur la structure moléculaire sur les performances électriques des transistors à effet de champ." Aix-Marseille 2, 2009. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2009AIX22085.pdf.

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Abstract:

La recherche de nouveaux semi-conducteurs organiques de type p et n stables à l’air, pour la réalisation de transistors à base de couche mince organique (OTFTs), demeure un enjeu majeure pour le développement de l’électronique organique. Récemment, il a été montré au laboratoire que les distyryl-oligothiophènes constituent une nouvelle classe de semi-conducteurs organiques de type p qui conduisent à des OTFTs présentant de très bonnes mobilités des porteurs de charge associées à une stabilité exceptionnelle des performances électriques à l’air au cours du temps. Au cours de ce travail de thèse plusieurs voies de synthèse ont été développées afin de fonctionnaliser le distyryl-bithiophène (DS2T) avec différents groupements fonctionnels dans le but d’évaluer leurs impacts sur les propriétés électriques des OTFTs. Après, un premier chapitre qui rappelle brièvement l’enjeu économique lié au développement des transistors basés sur les semi-conducteurs organiques et les différents points clés à résoudre, le second chapitre est consacré à la fonctionnalisation du DS2T par des groupements électro-attracteurs du type perfluoroalkyle ou cyano afin d’obtenir des semi-conducteurs de type n. Contrairement à ce qui était attendu, le comportement en film mince révèle un caractère soit isolant soit de type p. Outre les résultats expérimentaux, une étude en « Density Functional Theory » (DFT) visant à mieux comprendre les effets de ces groupements sur le DS2T est décrite. Au cours de la troisième partie, le DS2T a été fonctionnalisé aux extrémités par des chaînes hexyles pour permettre la fabrication des OTFTs par la voie liquide. Les processus de fabrication décrits offrent l’avantage d’être peu onéreux, tout en tirant parti des propriétés de cristal liquide pour une organisation moléculaire optimale dans la phase solide. Les performances des OTFTs préparés à la tournette, par dépôt par goutte et par jet de matière sont décrites et comparées à celles obtenues pour un OTFT préparé par évaporation sous vide. Enfin au cours de la dernière partie, une stratégie de synthèse a été développée pour rigidifier le coeur bithiophène dans le but d’accroître la planéité du semi-conducteur et donc d’améliorer l’empilement de type p dans la phase solide. Tout ceci affin d’accroitre les performances électriques des OTFTs. La structure RX du composé ponté (kite-DS2T) révèle une forme concave totalement inattendue dans la série oligothiophène. Malgré cette forme, a priori pénalisante, une amélioration par un facteur 5 de la mobilité de type p a été obtenue par comparaison au DS2T. Enfin, au cours de la dernière partie de ce chapitre, une première tentative de transformation au niveau moléculaire de ce nouveau semi-conducteur est décrite pour passer d’un système de type p à un système de type n
The research of new air stable p- and n-type organic semiconductors that are the basis of organic thin film transistors (OTFTs) are of key interest in the development of improved organic electronics. Recently, our research group has reported on distyryl-oligothiophenes as a novel class of p-type organic semiconductors with high mobilities and an exceptional stability of electrical performances in air over time. During work done for this dissertation, different synthetic routes were developed in order to functionalize the distyryl-bithiophene (DS2T) with different functional groups to evaluate the impact of chemical substitutions on electronic properties in OTFT devices. The first introductory chapter is dedicated to a short overview of the economic challenges in the development of OTFTs and the different key issues that need to be addressed. The second chapter is devoted to the functionalization of DS2T with different electron-withdrawing groups (EWGs) as perfluoroalkyl chains or cyano groups to obtain n-type semiconductors. Contrary to what has been expected, thin films based on such molecules act as insulating layers or p-type channels. In addition to experimental results, a study by Density Functional Theory (DFT) is described in order to evaluate the effects of such EWGs in DS2T. The third chapter explains how DS2T was end-substituted by two alkyl chains for the fabrication of OTFTs by the solution phase. The described process offers reduced costs with the great advantage of liquid crystalline properties needed for an optimum molecular organization in the solid phase. The performances of OTFTs prepared by spin-coating, drop-casting and by ink-jet are described and compared to those obtained with OTFTs prepared by vacuum evaporation. Finally, a new synthetic route was developed to rigidify the bithiophene core in order to increase the planarity of the semiconducting molecule and as a consequence to increase the p-stacking in the solid phase. The main purpose of the strategy was to increase the OTFT performances. The X-Ray structure of the bridged compound (kite-DS2T) revealed a concave structure unexpected in the oligothiophene series. Despite this molecular structure, unfavourable as a first instance, an increase by a factor 5 in the p-type mobility is obtained for kite-DS2T as compared to DS2T. At the end of this chapter a chemical modification of the new kite-DS2T is described as a first alternative to switch the system from p-type to n-type

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Ternisien, Marc. "Contribution à l'étude des transistors à effet de champ organiques : effet de la fonctionnalisation du diélectrique de grille par des monocouches auto assemblées." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10091/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude de composants organiques et moléculaires. Il porte sur le contrôle de l'interface oxyde de grille/semi-conducteur organique à l'aide de Monocouches Auto Assemblées (SAMs) dans les transistors à effet de champ organique (OFETs). Nous avons dans un premier temps travaillé avec des OFETs à couche active de pentacène dont le diélectrique de grille a été modifié par des SAMs de type Q"-7t (terminées pyrène ou phenyl) en configuration Top Contact. Après le greffage chimique en trois étapes de SAMs à chaîne alkyle longues et leur caractérisation, nous avons mesuré les paramètres transistors et nous avons démontré une amélioration des mobilités des porteurs de charges, une augmentation du rapport On/Off et une amélioration de la pente sous le seuil. Nous avons interprété ces résultats en terme de structure morphologique de la couche active de pentacène. Dans la deuxième partie de notre thèse, nous nous sommes intéressés aux SAMs à chaîne alkyle plus courte greffées en une unique étape (le pentafluorophenylpropyltrichlorosilane (C9H6F5Cl3Si), le 4-phenylbutyltrichlorosilane (C10H13Cl3Si) et l'octadecyltrichlorosilane (CH18H37SiCl3). La configuration du transistor adoptée pour cette étude est du type Bottom Contact.Nous avons obtenu par ces procédés des OFETs fonctionnant à des valeurs de pentes sous le seuil de 0.6 V/dec, des rapports On/Off de 10 8 et une mobilité de 0.3 cm²/V.s. L'ensemble des résultats est discuté en terme d'interactions entre les porteurs de charges et le semi-conducteur organique (le pentacène) et les dipôles des molécules greffées
This work deals with the Organic Field Effect Transistor and the effect of Self Assembled Monolayen on the gate dielectric/pentacene interface control. ln a first part, we worked with Pentacene OFET in Top Contact Configuration with gate dielectric modified by SAM Q"-7t ( ended by pyrene or phenyl group). After the surface modification by SAM operated chemically in three steps and characterization, we measured OFETs parameters and we obtained an improvement of the mobility, On/Off ratio and the subthreshold slope is also reduced. We discussed these results in terms of morphology structure of the pentacene active layer. ln a second part, we chemically modified the gate dielectric with pentafluoropheny lpropyltrichlorosilane (C9H6F5Cl3Si), 4-phenylbutyltrichlorosilane (C10H13Cl3Si) and octadecyltrichlorosilane (C18H37SiCl3)) SAMs in one step. These OFETs in Bottom Contact configuration showed mobility value of 0.3 cm²/V.s a subthreshold slope of 0.6 V/dec and an On/Off ratio of 10 8, These results are analyzed in term of interactions between charge carriers and pentacene and dipoles values of SAMs

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Ramos, Benjamin. "Etude de diélectriques ferroélectriques pour une application aux transistors organiques : influence sur les performances électriques." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30304/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude d'un diélectrique de type ferroélectrique pour une application aux transistors organiques. La configuration adoptée est de type bottom-gate top- contact. Le matériau semi-conducteur utilisé est un transporteur d'électrons. Dans la première partie de ce projet, nous avons réalisé des transistors organiques à effet de champ (OFETs) avec une couche de PMMA comme diélectrique de grille. Ce matériau, très étudié et connu, permet d'avoir un composant servant de référence. Nous avons également mené une étude sur la longueur de canal, la vitesse de dépôt du semi-conducteur organique et l'épaisseur du diélectrique, en vue d'en déduire l'influence de ces grandeurs sur les performances électriques des OFETs. Après l'optimisation de ces paramètres, nous avons démontré une amélioration de la mobilité des porteurs, une augmentation du rapport Ion/Ioff, une amélioration de la capacité et une diminution des tensions d'alimentation et de seuil. Ces résultats ont été interprétés à l'aide de caractérisations électriques. Dans un second temps, le diélectrique ferroélectrique poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) a été ajouté au composant, afin de réaliser un diélectrique hybride avec le PMMA. Ce dernier permet de combiner les avantages de la haute permittivité relative du P(VDF-TrFE), et de la faible rugosité du film de PMMA en contact avec le semiconducteur. Une étude comparative a été effectuée avec les transistors de référence. Il en ressort, pour une épaisseur identique de diélectrique, une diminution des tensions d'alimentation et de seuil, et une amélioration de la mobilité des charges avec l'OFET implémentant le matériau ferroélectrique. La discussion de ces résultats est appuyée par des caractérisations électriques et morphologiques
This thesis deals with the study of a ferroelectric material as gate dielectric for organic transistor applications. The configuration adopted is bottom-gate top-contact. The semiconductor used is an electron transport material. In a first part, we made organic field effect transistors (OFETs) with a layer of PMMA as a gate dielectric. This material, very studied and well known, serves as reference. We also carried out a study on the channel length, the organic semiconductor deposition rate and the dielectric thickness, in order to deduce the impact of these parameters on OFETs performances. After optimization, we have demonstrated an improvement of the mobility, on/off current ratio, capacitance and a reduction of supply and threshold voltages. These results have been interpreted using electrical characterizations. In a second step, the poly (vinylidenefluoride-co- trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) ferroelectric material was added to provide a hybrid dielectric with PMMA. This OFET combine the advantages of high permittivity of P(VDF-TrFE) and low roughness of PMMA. A comparative study was carried out with reference transistors. For same dielectric thickness, a reduction of the supply and threshold voltages and an improvement of the mobility is obtained for the OFET implementing ferroelectric material. The discussion of these results is supported by electrical and morphological characterizations

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Le, Gall Jérémy. "Transistor organique à effet de champ à grille électrolytique pour le suivi d’organismes photosynthétiques." Thesis, Université de Paris (2019-....), 2020. http://www.theses.fr/2020UNIP7024.

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Abstract:

Ces dernières années, les progrès de la microfabrication ont rendu accessibles aux laboratoires publics des technologies permettant la réalisation, à relativement faible coût, de dispositifs électroniques, que ce soit dans le domaine des diodes électroluminescentes, des dispositifs photovoltaïques ou des transistors. Par ailleurs, en parallèle des transistors à effet de champ classiques (MOSFET), ont été développées des architectures novatrices, telles que les transistors organiques électrochimiques (OECT) ou, plus récemment encore, les transistors organiques à effet de champ à grille électrolytique (EGOFET). Les OECT sont aujourd’hui très étudiés, notamment pour le suivi de cultures cellulaires. Les EGOFET, qui pourtant travaillent également en milieu aqueux, n’ont jusqu’à maintenant jamais été décrits pour de telles applications. Ces transistors semblent pourtant parfaitement adaptés pour le suivi de culture cellulaire puisqu’ils permettent aussi l’utilisation d’un milieu de culture cellulaire en contact direct avec les parties actives du transistor.- Pour pouvoir effectuer le suivi chimique d’une culture cellulaire, nous proposons ici un suivi direct de la concentration en O2 dissous dans l’électrolyte d’un transistor EGOFET, au travers de son électroréduction sur l’électrode de grille. Ces résultats nous ont permis de suivre l’activité photosynthétique de différents organismes en mesurant les variations du courant de drain des EGOFET. En effet, durant la photosynthèse, ces organismes produisent de l’O2 qui, en se réduisant sur la grille, fait chuter l’effet de champ ressenti au niveau du semi-conducteur organique. Il s’ensuit une variation forte (car amplifiée par effet transistor) du courant de drain, qui permet de suivre la respiration cellulaire. Comme première optimisation de ce dispositif original, nous avons fonctionnalisé l’électrode de grille par les organismes photosynthétiques (ici, dans un hydrogel d’alginate) pour pouvoir détecter des polluants organiques ou métaux lourds. Des perspectives applicables sont également les transistors au graphène en développement au laboratoire
Progresses in microfabrication have made leading-edge technologies available to public laboratories. This has enabled the development of electronic devices in the field of light-emitting diode, photovoltaic cells or even transistors, at relatively small costs. Furthermore, simultaneously to classical field-effect transistors (MOSFET), innovative technologies have been developed, such as organic electrochemical transistor (OECT) or, more recently, electrolyte-gated organic field-effect transistors (EGOFET). While OECTs have been extensively studied for cell culture monitoring, EGOFETs have never been described for that kind of application, despite these transistors being seemingly perfect. Indeed, their possibility of being gated with cell culture medium in direct contact with active parts of the transistor make them ideal for the monitoring of cell cultures.To be able to chemically monitor cell culture, we propose to directly follow in situ dissolved O2 concentration in the electrolyte of an EGOFET, through its electroreduction on the gate electrode. These results allowed us to monitor photosynthetic activity of two different kinds of organisms by measuring EGOFETs’ drain current variations. Indeed, during diurnal step, photosynthetic organisms produce O2 that, by being reduced on the gate, bring down field effect sensed on the organic semiconductor. A strong drain current variation follows (amplified by transistor effect), allowing us to monitor cellular respiration. As first optimisation of the innovative device, we functionalised the gate electrode with photosynthetic organisms, using an alginate hydrogel, to be able to detect organic pollutants or heavy metals. These results lead to new perspectives being developed at the present time using graphene instead of organic semi-conductor

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Leroy, Julie. "Synthèse et caractérisation de dérivés d'oligothiophènes pour leur utilisation dans des transistors à effet de champ." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2008. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210524.

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Abstract:

Le developpement des transistors a effet de champ organiques est limite par les performances des semi-conducteurs organiques disponibles sur le marche, la mobilite des charges electriques (mu) atteinte de maniere reproductible est de 1cm2/Vs. Un des principaux frein est la presence de defauts lies a l'organisation moleculaire. Les oligothiophenes sont a l'heure actuelle parmis les semi-conducteurs organiques les plus performants, c'est pourquoi nous avons decide de baser notre recherche sur des derives du terthiophenes et du quaterthiophene. Ces composes s'organisent de maniere a permettre une conduction a deux dimensions. Mais la mobilite de charge est limitee par des defauts de plan au sein du reseau moleculairemais aussi aux defauts dus aux irregularite de l'interface dielectrique/semi-conducteur.

Afin de remedier a ce probleme, nous avons envisage deux approche: l'une pour la diminution des defauts de plan par l'utilisation de phase cristal liquides; l'autre vise la diminution des defauts dus aux irregularites de la surface du substrat, par l'utilisation de systemes pi relies par un pont covalent.

Les 5,5'-dialkylterthiophenes (chaines allant du propyle au dodecyle) et le 5,5'- dihexylquaterthiophene sont conus pour former des phases cristal liquides. Mais ces dernieres n'apparaissent cependant qu'a des temperatures superieures a 45degC. LEs chaines alkyles utilisees etant toutes des chaines lineaires, notre premiere idee a ete de synthetiser de nouveaux derives avec des chaines alkyles ou alkenyles branchees. Une voie de synthese 'one-pot' permettant de varier aisement les chaines alkyles greffees dans les positions alfa et beta des bi-, ter- et quaterthiophene a ete mise au point. La reaction d'alkylation se fait en presence de n-BuLi et t-BuOK avec des rendements variant entre 80 et 90%. LEs composes obtenus par cette methode ne presentent pas les proprietes requises, c'est pourquoi une nouvelle modification structurale a ete envisagee: la dyssymetrisation. Cette fois les chaines greffees sur les positions alfa et beta sont differentes. De nouvelles voies de synthese ont ete etablies dans ce but. Elles sont basees sur l'heterocouplage de Suzuki qui va permettre la formation d'un lien carbone-carbone entre deux unites oligothiophenes. Ce couplage donne des rendements compris entre 35 et 65%.

Notre connaissance de la formation de comnposes dissymetriques va etre directement appliquee a la formation des unites oligothiophenes reliees par un pont covalent. Quelque soit la nature du pont, il est necessaire de passer par un oligothiophene subtsitue en position alfa et pas omega. Deux types de ponts covalents ont ete utilises, un pont etylene et un pont disulfure, ce qui a requis la mise au point de deux schemas de synthese differents. POur les composes possendant un pont ethylene, un des synthon comporte deja un pont, l'etape finale consiste en un couplage de Suzuki. En ce qui concerne les derives possedant un pont sulfure, la formation du pont se fait lors de la derniere etape.

Les proprietes thermotropes de tous les composes synthetises ont ete mesurees, cela nous a permis de faire une etude comparative dans le but de relier la structure aux proprietes thermotropes. La taille du corps aromatique, la longueur des chaines alkyles, la presence de branchements, d'insaturations sur les chaines laterales, de meme que la dissymetrisation ont ete etudies. Nous avons tentes de correler l'evolution des proprites thermotropes de nos composes avec l'evolution des temperatures de fusion des alcanes et alcenes correspondant. Cela donne de bons resultats pour les derives du terthiophenes, mais l'augmentation de la taille du corps aromatique complique fortement les resultats, LEs constatations les plus importantes sont que la presence de branchements sur les chaines alkyles provoque la diminution des temperatures de transistions des terthiophenes et des quaterthiophenes. Meme si en plus, ces branchements provoquent la perte du caractere fluide pour les terthiophenes. Il est incontestable que la methode qui permet de modifier de facon plus fine les temperatures de transition est la dissymetrisation. Cela nous permet d'obtenir des composes possedant les proprietes rechercheesa a savoir une phase cristal liquide a temperature ambiante. Sans toutefois comprendre le lien subtil entre la structure moleculaire et les proprietes thermotropes.

Afin de comprendre les proprietes de semi-conduction des composes synthetises, nous avons fabriques des transistors a effet de champ avec trois d'entre eux; le 5,5'-dihexylquaterthiophene sert de compose modele, un derive du quaterthiophene possedant une phase cristal liquide a temperature ambiante et derive compose de deux unites hexylquaterthiophene relies par un pont ethylene. Les resultats pour le compose presentant une phase cristal liquide sont peu concluants. IL ne montre aucune proprietes de semi-conduction, ce qui peut s'expliquer par la difference de longueur des chaines alkyles greffees ,qui induit un deplacement lateral defavorable au transport de charges. Pour le compose ponte une mobilite de charge de 0.015cm2/V.s. a ete mesuree ( compose de reference 0.013 cm2/V.s.) avec un dielectrique de rugosite nulle. Nous pouvons conclure que le compose ponte possede bien les proprietes de semi-conduction desirees.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Jung, Sungyeop. "Physically-Based Compact Modelling of Organic Electronic Devices." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX115/document.

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Abstract:

En dépit d'une amélioration remarquable de la performance des composants électroniques organiques, il y a encore un manque de compréhension théorique rigoureux sur le fonctionnement du composant. Cette thèse est consacrée à la création de modèles pratiques pour composants électroniques organiques à base physique complet, à savoir un modèle compact à base physique. Un modèle compact à base physique d'un élément de circuit est une équation mathématique qui décrit le fonctionnement du composant, et est généralement évaluée par trois critères: si elle est suffisamment simple pour être incorporé dans des simulateurs de circuits, précise pour rendre le résultat des simulateurs utile les concepteurs de circuits et rigoureux pour capturer des phénomènes physiques se produisant dans le composant. Dans ce contexte, les caractéristiques distinctives de l'injection de porteurs de charge et de transport dans les semi-conducteurs organiques sont incorporés dans les modèles avec un effort particulier pour maintenir la simplicité mathématique. L'effet concomitant sur les caractéristiques courant-tension des diodes et des transistors organiques prototypiques sont étudiés. Les méthodes d'extraction des paramètres cohérents aux modèles sont présentés qui permettent la détermination univoque des paramètres de le composant utilisé pour le fonctionnement du composant de modélisation et l'évaluation des performances de le composant et les propriétés des couches minces et des interfaces organiques. Les approches englobent le developement analytique des équations physiques, la simulation numérique à deux dimensions basé sur la méthode des éléments finis et la validation expérimentale. Les modèles compacts originaux et entièrement analytiques et des méthodes d'extraction de paramètres fournissent une compréhension fondamentale sur la façon dont le désordre énergétique dans une couche mince de semi-conducteur organique, décrit par la densité d’etats Gaussienne, affecte les caractéristiques courant-tension observables des composants.Mots-clés : Electronique organique, physique des composants électroniques, modélisation analytique, diodes, transistors à effet de champ, densité d’etats Gaussienne
In spite of a remarkable improvement in the performance of organic electronic devices, there is still a lack of rigorous theoretical understanding on the device operation. This thesis is dedicated to establishing practical models of organic electronic devices with a full physical basis, namely a physically-based compact model. A physically-based compact model of a circuit element is a mathematical equation that describes the device operation, and is generally assessed by three criteria: whether it is sufficiently simple to be incorporated in circuit simulators, accurate to make the outcome of the simulators useful to circuit designers, and rigorous to capture physical phenomena occuring in the device. In this context, distinctive features of charge carrier injection and transport in organic semiconductors are incorporated in the models with a particular effort to maintain mathematical simplicity. The concomitant effect on the current-voltage characteristics of prototypical organic diodes and transistors are studied. Parameter extraction methods consistent to the models are presented which enable unambiguity determination of device parameters used for modeling device operation and assessing device performance and properties of organic thin-films and interfaces. The approaches encompass analytical developement of physical equations, two-dimensional numerical simulation based on finite-element method and experimental validation. The original and fully analytical compact models and parameter extraction methods provide fundamental understanding on how energetic disorder in an organic semiconductor thin-film, described by the Gaussian density of states, affects the observable current-voltage characteristics of the devices.Keywords : Organic electronics, device physics, analytical modeling, diodes, field-effect transistors, Gaussian density-of-states

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Pouchain, Laurent. "Synthèse et caractérisation de systèmes conjugués dérivés de l'indéno[1,2-b]thiophène pour l'électronique organique." Phd thesis, Université d'Angers, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583380.

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Abstract:

Les systèmes conjugués font l'objet d'un développement considérable en raison de leurs propriétés opto-électroniques qui, associées à la flexibilité des matériaux organiques, permettent de réaliser de nouveaux dispositifs électroniques. Dans ce contexte, les oligo- et polymères conjugués dérivés du fluorène et du cyclopenta[2,1-b:3',4'-b']dithiophène ont été utilisés pour élaborer des diodes électroluminescentes, des transistors à effet de champ et des cellules photovoltaïques. Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de systèmes conjugués dérivés de l'indéno[1,2- b]thiophène, hétérocycle hybride entre le fluorène et le cyclopentadithiophène, et explore le potentiel de ces nouveaux matériaux pour des applications en électronique organique. Le premier chapitre bibliographique décrit différentes approches d'ingénierie moléculaire visant à contrôler les propriétés électroniques des systèmes conjugués et montre l'intérêt des dérivés du fluorène, du cyclopentadithiophène et des quelques dérivés de l'indéno[1,2-b]thiophène pour l'élaboration de dispositifs électroniques. Le deuxième chapitre est consacré à la mise au point d'une série d'oligothiophènes terminés par des motifs indéno[1,2-b]thiophène. Le transport de charge dans ces matériaux dépend clairement de la substitution des molécules. Au cours du troisième chapitre, une série d'analogues du stilbène dérivés du fluorène et de l'indéno[1,2-b]thiophène est décrite et montre des propriétés de transport de charge intéressantes comme en témoignent les performances des transistors à effet de champ correspondants. Enfin, le dernier chapitre concerne des polymères conjugués à faible gap dérivés de l'indéno[1,2- b]thiophène pour une application potentielle en photovoltaïque.

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El, Habchi Nguyen Sarah. "Transistors organiques à effet de champ pour une électronique flexible et écoresponsable : étude et optimisation d'OFET de type N sur substrats biosourcés." Electronic Thesis or Diss., Rennes 1, 2022. http://www.theses.fr/2022REN1S091.

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Abstract:

L’utilisation de matériaux organiques permet la conception de différents dispositifs électroniques à basse température et sur différents types de substrats. Les transistors à effet de champ organiques (OFETs) en font partie, leurs performances électriques encourageantes permettent la réalisation de circuits intégrés. Cependant, ces performances et la stabilité électrique et à l’air des OFETs nécessitent encore des améliorations. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte et se compose de deux volets principaux : 1) la réalisation d’OFETs sur substrat rigide à très basse température et 2) le transfert technologique vers des OFETs sur substrat flexible biosourcé afin d’envisager de nouvelles applications bas coûts, portables et voire même viser une électronique verte et écoresponsable. Pour le premier volet, les objectifs étaient les suivants : 1) l’optimisation, la caractérisation électrique d’OFETs de type N et l’analyse de leurs performances électriques, 2) l’étude de leur stabilité électrique sous l’effet d’une polarisation continue de longue durée et 3) l’amélioration de la stabilité à l’environnement ambiant de ces OFETs. Pour le second volet, différents objectifs ont été visés : 1) l’optimisation d’un film à base d’agar pour la fabrication d’un substrat biosourcé, 2) assurer la résistance du film aux différentes étapes de fabrication de l’OFET et 3) étudier la faisabilité de l’OFET à base d’agar, évaluer sa stabilité électrique et comparer ses performances à celles d’un OFET sur verre. Les résultats obtenus sont très encourageants et ont démontré la faisabilité d’OFET fabriqué sur ces substrats biosourcés flexibles avec une mobilité d'effet de champ µFElin = 7.10-2 cm2/V.s, une tension de seuil VTH = 7 V, et un rapport de courant IDON/ IDOFF = 7.103
The use of organic materials allows the fabrication of electronic devices at low temperature and on different types of substrates. Organic field effect transistors (OFETs) are one of them, their encouraging electrical performances allow the realization of complex integrated circuits. However, these performances and the electrical and air stability of OFETs still need to be improved. This thesis was part of this context, and consist of two main parts: 1) the achievement of OFETs on rigid substrate at very low temperature 2) the technology transfer to OFETs on flexible biosourced substrate in order to consider new low-cost, portable and even aiming at green and ecoresponsible electronics. For the first part, the objectives were the following : 1) the optimization, the characterization of N-type OFETs and the analysis of their electrical performances, 2) the study of their electrical stability under the effect of a continuous bias, and 3) the improvement of the stability to the ambient environment of these OFETs. For the second part, different objectives were targeted: 1) the optimization of an agar-based film for the fabrication of a biosourced substrate, 2) to ensure the resistance of the film to the different steps of the OFET fabrication, and 3) to study the feasibility of the agar-based OFET to evaluate its electrical stability and to compare its performances to those of the OFET on glass. The obtained results are very encouraging and demonstrated the feasibility of OFET fabricated on these soft biosourced substrates with a field effect mobility µFElin = 7.10-2 cm2/V.s, a threshold voltage VTH = 7 V and a current ratio IDON/ IDOFF = 7.103

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Xu, Yong. "Caractérisation et modélisation des propretés électriques et du bruit à basse fréquence dans les transistors organiques à effet de champ (OFETs)." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00747417.

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Abstract:

Les transistors organiques attirent actuellement beaucoup d'attention en raison des avantages uniques par rapport à leur homologue inorganique. En revanche, la compréhension physique du fonctionnement et du transport des porteurs de charge est très limitée. L'objectif de cette thèse est de contribuer à apporter une meilleure compréhension des transistors organiques. Le Chapitre 1 présente les semi-conducteurs organiques : le mécanisme de conduction, les paramètres essentiels, les matériaux typiques etc. Le Chapitre 2 discute des transistors organi-ques en termes de structures, de mécanismes de fonctionnement, de paramètres principaux et des procédés de fabrication. Le Chapitre 3 étudie la caractérisation statique. Après les méthodes classiques, la méthode de la fonc-tion Y est introduite. Subséquemment, des techniques pour extraire les paramètres principaux sont présentées sé-parément. Enfin, les résultats expérimentaux sur nos échantillons sont exposés. Sur la base des données mesurées, les travaux de modélisation sont présentés dans le chapitre 4. Premièrement, une solution de l'équation Poisson est introduite qui donne la distribution de potentiel et donc la distribution de porteurs dans le film organique. Avec la prise en compte des pièges, les résultats obtenus par simulation sont en bon accord avec les données expérimen-tales. A partir de mesures des caractéristiques de courant -tension effectuées à basse température, on propose une procédure d'analyse de la mobilité en utilisant l'intégrale de Kubo-Greenwood. Ensuite, prenant en compte la dis-tribution de porteurs dans le film organique, une solution de l'équation de Poisson est donnée et la mobilité effec-tive est calculée en fonction de la tension de grille et de la température. Le Chapitre 5 est consacré à l'analyse du bruit à basse fréquence. On étudie d'abord le bruit du canal où une domination du bruit provenant des contacts est observée. En conséquence, une méthode TLM pour l'extraction du bruit des contacts est présentée. Ensuite, un procédure d'analyse des sources de bruit dû au contact est aussi proposée. Les résultats de bruit obtenus sur des transistors organiques de différentes origines sont également discutés à la fin.

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Bebiche, Sarah. "OTFTs de type N à base de semiconducteurs π-conjugués : fabrication, performance et stabilité." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S105/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de recherche est l'élaboration et l'optimisation de transistors à effet de champ organiques de type N (OTFTs). Des transistors en structure Bottom Gate Bottom Contact sont fabriqués à basse température T<120°C. Trois différentes molécules organiques conductrices d'électrons, déposées par évaporation thermiques, sont utilisées pour la couche active. Les OTFTs à base de la première molécule à corps LPP présentent de faibles mobilités à effet de champ de l'ordre de 10-5cm2/V.s. L'étude d'optimisation menée sur les conditions de dépôt de cette dernière n'a pas permis d'améliorer ses performances électriques. L'étude de stabilité électrique ''Gate Bias Stress'' a mis en évidence les instabilités de cette molécule. Les OTFTs à base des deux dérivés indénofluorènes (IF) possèdent des mobilités plus importantes. Dans les conditions optimales la molécule IF(CN2)2 méta permet d'atteindre une mobilité d'effet de champ µFE=2.1x10-4 cm2/V, alors que la molécule IF(CN2)2 para permet d'obtenir des mobilités µFE=1x10-2cm2/V.s après recuit. L'étude de stabilité électrique a mis en évidence une meilleure stabilité des OTFTs à base de IF(CN2)2 para. Une étude des phénomènes de transport de charges est menée pour les deux types de molécules. Les OTFTs de type N réalisés sont utilisés pour la réalisation d'un circuit logique de type inverseur pseudo-CMOS. Finalement, ce procédé basse température nous a permis de réaliser des OTFTs sur substrat flexible
The main goal of this present work consists in the fabrication and optimization of N type organic field effect transistors. Bottom Gate Bottom Contact transistors are performed at low temperature T<120°C. Three different electro-deficient organic molecules are thermally evaporated and used as active layer. OTFTs based on LPP core molecule present low field effect mobility around 10-5cm2/V.s. The optimization study investigated on deposition parameters of this molecule on OTFTs performances does not allow improving this mobility. Moreover gate bias stress measurements reveal important instabilities related to this molecule. Indenfluorene derivatives core (IF) based OTFTs show better performances. Field effect mobility µFE=2.1x10-4 cm2/V is reached using IF(CN2)2 meta in optimized deposition conditions and µFE=1x10-2 cm2/V.s is obtained using IF(CN2)2 para after annealing treatment. The investigated gate bias stress study highlights the good electrical stability of IF(CN2)2 para based OTFTs. Temperature measurements allow us studying the charge transport phenomenon in these indenofluorene derivatives. Fabricated N-type OTFTs are used to perform a first electronic circuit that consists in a logic gate (invertor).Finally this low temperature process led us to achieve OTFTs devices on flexible substrates (PEN)

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

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Abstract:

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

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Ndiaye, Ndèye Saly. "Modélisation des phénomènes de piégeage/dépiégeage dans les semi-conducteurs organiques et développement d’un dispositif de caractérisation de pièges dans les transistors organiques." Thesis, Reims, 2019. http://www.theses.fr/2019REIMS035.

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Abstract:

Le sujet de thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude de la fiabilité des transistors organiques. La limitation majeure des transistors organiques est due à la présence de pièges dans le composant. Notre étude porte sur la modélisation des phénomènes de piégeage dans les semi-conducteurs organiques (SCO) et la mise en place d’un dispositif de caractérisation de pièges dans les transistors organiques. Le modèle prend en compte des densités d’états gaussiennes pour les porteurs libres et piégés et a été utilisé avec succès pour rendre compte de mesures de spectroscopie de défauts issues de la littérature. Les résultats obtenus montrent que les énergies d’activation de pièges extraites avec le modèle classique sont sous-estimées, de plus il nous faut moins de contributions de pièges pour rendre compte des mesures. Nous proposons ainsi un nouveau modèle permettant de décrire les niveaux de piège dans les SCO. La seconde partie de nos travaux porte sur la mise en place d’un dispositif de caractérisation de pièges dans les transistors organiques. Nous étudions l’effet du stress électrique sur les performances de transistors à base de P3HT en mesurant des transitoires de courant à partir desquels nous déterminons l’évolution temporelle de la tension de seuil (UT) des transistors. Un modèle utilisant une fonction exponentielle étirée permet de rendre compte de l’évolution de UT et d’obtenir une estimation des paramètres de piège. Nous avons montré que dans un transistor à base de P3HT les trous peuvent être capturés par trois contributions de pièges, confirmées par d’autres auteurs, ce qui montre l’intérêt du dispositif pour l’étude de la fiabilité des transistors organiques
This thesis aims to study the reliability of organic transistors. The main limitation of organic transistors is their instability due to the presence of traps able to lower their electrical performances. Our work is about the modelling of trapping/detrapping processes in organic semiconductors and the implementation of a trap characterization experiment on organic transistors. Our model takes into account adapted energetic distributions of both free and trapped carriers in emission and capture processes. It was used on some trap determination measurements on organic semiconductors from the literature using the Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS). Our results show that considering relevant DOS for the HOMO/LUMO and for the trap distribution is not only more relevant for organic semiconductors but also allows one to better fit the measures with less contributions. A new model is then proposed to describe defect states in organic semiconductors considering relevant distributions for both free and trapped carriers. Good agreement with experimental defect data is obtained by the DLTS technique. The second theme of our study is about the implementation of a trap characterization experiment on organic transistors. To do so, we studied bias stress effects on the electrical characteristics of our P3HT based transistors. The principal effect observed in our transistors is a shift of the threshold voltage with the bias stress. We found that three trap contributions are responsible of instabilities noticed in our tested transistor, they are confirmed by other authors in the literature. Hence the interest of our experiment in the study of organic transistors reliability

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Ferlauto, Laura. "Correlation between structural and electrical properties of organic semiconducting materials." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAF009/document.

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Abstract:

Cette thèse présents plusieurs techniques de caractérisation appliqués à diverses matières organiques dans le but de démêler leur structure-propriétés relation once encapsulés comme matériaux actifs dans les dispositifs de OFET. Un soin particulier est alors dédié aux méthodes de caractérisation structurale (2D-GIXRD, XRR et XRD) à la fois de source de laboratoire classique et de rayonnement de synchrotron. Divers matériaux polymères organiques, compris de p- et n-type de petites molécules et polymères en solution ou déposés par sublimation sous vide sont étudiées. En particulier, l'étude de OFET basée sur deux fonctionnalisés isomères péryléne ne différant que par la forme des alkyle côté chaînes démontre comment la nature ramifié et asymétrique des chaînes peut conduire à une amélioration de la performance électrique avec un simple traitement thermique post-dépôt, tandis que la fabrication de dispositifs ambipolaire polymères au moyen de la technique Langmuir-Schaefer souligne l'importance de la méthode de dépôt sur l'agencement de la matière sur la surface du substrat. Une approche inhabituelle, nommé enquête structurelle in_situ et en temps réel, est aussi présenté pour évaluer les modifications structurelles dans les films minces organiques subissent un processus particulier. Plus précisément, la réponse de la structure des films minces de pentacene à l’application de VSG et VSD au OFET et des films minces dérivés de TTF à la variation d’humidité ont été étudiés
This thesis presents multiple characterization techniques applied to various organic materials with the ultimate goal of unraveling their structure-properties relationship once encapsulated as active materials in OFETs devices. Particular care is then dedicated to the structural characterization methods (2D-GIXRD, XRR and XRD) both from classical laboratory source and from synchrotron radiation. Various organic materials, comprising p- and n-type small molecules and polymers deposited from solution or by vacuum sublimation are investigated. In particular, the study on OFETs based two functionalized perylene isomers differing only in the shape of the alkyl side-chians demonstrates how the branched and asymmetric nature of the chains can lead to an improvement of the electrical performance with a simple post-deposition thermal treatment, while the fabrication of ambipolar polymeric devices by means of Langmir-Schaefer technique highligts the importance of the deposition method on the arrangement of the material on the substrate surface. A more unusual approach, named in-situ and real-time structural investigation, is also presented to evaluate structural modifications in organic thin films undergoing a particular process. Specifically, the structural responce of pentacene thin films to the application of VSG and VSD to the OFET and of TTF derivatives thin films to the variation of humidty were investigated

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Queste, Mathieu. "Synthèse de semi-conducteurs de type pérylène pour application en électronique organique." Reims, 2010. http://theses.univ-reims.fr/sciences/2010REIMS024.pdf.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude de semi-conducteurs organiques à base de pérylène utilisés en microélectronique notamment dans la fabrication des transistors organiques à effet de champ (OFETs). L'objectif est la synthèse de molécules de pérylène en tenant compte des spécificités de ces matériaux puis leurs caractérisations électriques dans des transistors tests. Dans un premiers temps, il est apparu utile et nécessaire de réaliser différentes architectures de pérylène soit par réaction directe depuis le pérylène commercial dans sa version acide tétracarboxylique dianhydride ou de manière plus difficile par fonctionnalisation du noyau. Ensuite, par diverses techniques électrochimiques, nous avons réalisé des mesures permettant d'accéder aux niveaux énergétiques de nos molécules. En effet, la détermination de ces derniers est essentielle sur le bon fonctionnement et les performances des composants électriques. Enfin, des transistors ont été réalisés avec différentes molécules, permettant d'estimer les performances électriques de nos matériaux organiques semiconducteurs à partir des mesures des caractéristiques courant/tension
This study focuses on organic semiconductors based on perylene derivatives for electronic applications, especially in the fabrication of organic field effect transistors (OFETs). The main objective is the synthesis of perylene based molecules, taking advantage of its specificities, and their electrical characterization through the realization of test transistors. First, various perylene derivative architectures were achieved by direct reaction from the tetracarboxylic dianhydride acid pérylène or with by direct functionalization of the core. Then, using electrochemical technics, we determined the energy levels of our molecules. The knowledge of these levels is essential for therealization of high performance transistors. Finally, test transistors were fabricated using some perylene based semiconductors, and their output current/voltage characteristics were measured in order to evaluate the molecule electrical dehavior

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Bejenaru, Nela. "Polymérisation des alcynes par métathèse : application à la réalisation de transistors organiques à film mince." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10124.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la polymérisation des alcynes par métathèse en vue de la réalisation de transistors à effet de champ. Nous nous sommes d’abord intéressés à la synthèse des matériaux intrinsèques de type arylèneéthynylènes (PAE, OAE) différemment substitués par métathèse. Par la suite, nous avons testé les potentialités de ces matériaux en termes de propriétés électroniques (conductivité et transport de charges) en fonction de la diversité des structures et des longueurs de chaînes obtenues. Parmi ces matériaux, le monomère 1,4-di (propynyl) benzène M2 et son produit d’oligomérisation P2 (DPn = 4) ont montré un caractère semiconducteur de type P (conductivité de l’ordre de 10-7 S/cm). Nous les avons alors choisis comme couche active pour la réalisation de transistors à effet de champ. Les transistors à base de M2 et de P2 présentent respectivement des mobilités moyennes de 10-5 cm2/V.s . Ces performances ont été améliorées dans le cas du P2 par la fonctionnalisation du diélectrique avec une monocouche auto- assemblée de perfluorodécyltrichlorosilane (µ = 10-4 cm2/V.s), et par le contrôle de la température du substrat lors du dépôt par évaporation sous vide (µ ~ 10-3 cm2/V.s). La dernière partie de cette thèse est consacrée à la réaction de polymérisation directe des alcynes terminaux (heptyne-1 et propyne) sur des catalyseurs préalablement greffés sur des embases transistors. Bien que la réaction de polymérisation se soit avérée incomplète des croissances sur des domaines de quelques µm ont été observées, validant ainsi le concept de synthèse de polymères par le biais du greffage en surface des espèces actives. En termes de caractérisation électrique, aucun effet de champ n’a été observé. Cependant, un caractère semiconducteur de nos matériaux a été montré (s = 10-3 à 10-6 S/cm)
This work is dedicated to the alkyne metathesis polymerization for the realization of organic field effect transistors (OTFT). We have been first interested in the synthesis of differently substituted aryleneethynylene materials (PAE, OAE) using the metathesis reaction. We next tested the potentialities of these materials in terms of electronic properties (condyctivity and charge transport), as a function of the structure diversity and chain lengths of the polymers. Among those, the 1,4-di (propynyl) benzene M2 monomer and its oligomerization product P2 (DPn = 4) have shown a p type semiconductor behaviour (conductivity of ca 10-7 S/cm). Organic field effect transistors based on these materials (M2 and P2) exhibited field effect mobilities of around 10-5cm2/V.s. P2 OTFT mobilitie enhancements were obtained , either via functionalization of the substrate with Self Assembled Monolayers of perfluorodecyltrichlorosilane (µ= 10-4 cm2/V.s), or via the control of the substrate temperature at 40°C during deposition (µ = 10-3cm2/V.s). The last part of this thesis is devoted to the polymerization reaction of terminal alkynes (hept-1-yne and propyne) on catalysts grafted onto the substrates. Although the polymerization reaction has been revealed to be incomplete by XPS studies, local chain growths were observed on micrometer domains using AFM and MEB spectroscopies, which validates the concept of grafting the catalyst on the transistor base. No field effect was observed, but conductivities between 10-3 and 10-6 S/cm were found, as a probe for the semiconductivity character of the organic layer

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Joly, Damien. "Nouveaux dérivés organophosphorés pi-conjugués pour l'électronique organique." Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S128.

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Abstract:

Dans le but d’étendre le champ d’application des composés organophosphorés, de nouveaux dérivés incorporant une ou plusieurs unités phospholes ont été préparés et leurs propriétés physico-chimiques ont été étudiées. Dans le premier chapitre, ces molécules ont utilisées comme émetteur de lumière dans OLEDs organiques blanches via le dopage de matrice bleue. Le second chapitre concerne l’étude d’oligomère thiophènes/phospholes pour des applications potentielles dans le photovoltaïsme organique. L’impact de l’insertion de cycles phospholes au sein de systèmes de type oligothiophènes est plus particulièrement discuté ainsi que la connexion de système linéaire par liaison phosphore-phosphore. Le troisième et dernier chapitre traite de l’étude de phosphole en étoile de type 1,2,3,4,5-pentaphénylphosphole substitué par des chaines aliphatiques pour de potentielles applications dans les transistors à effet de champ. Ces travaux portent également sur la cyclisation des phospholes pour former des feuilles de carbone phosphorées
In order to extend application possibilities of organophosphorus compounds, new derivatives incorporating one or several phospole cycle were synthesized and their physical properties were investigated. In the first chapter, these molecules were used as orange emitters for white organic light emitting diodes through doping of a blue matrix. In the second chapter, mixed thiophenes/phospholes oligomers have been used as potential donor materials towards C60 for organic photovoltaic cells. Emphasis was given on the impact of inserting phosphole units into linear oligothiophènes and how connecting those with a phosphorus-phosphorus bond change their physical properties. Last chapter is about the study of star-shape phospholes such as 1,2,3,4,5-pentaphenylphosphole substituted with aliphatic chains for potential organic field effect transistors applications. Cyclisation of such compound was also studied in order to synthesize carbone sheets containing a phosphorus atom

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Roche, Gilles. "Synthèse d’inhibiteurs de la protéase NS3-NS4A du VHC.Matériaux organiques et hybrides auto-organisés pour les transistors à effet de champ." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2017. http://www.theses.fr/2017ENCM0007.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce manuscrit relatent les recherches les plus significatives de mon parcours professionnel au cours des onze dernières années. Dans un premier temps, nous montrons comment il est possible de prospecter de nouvelles molécules actives contre l’hépatite C en développant de nouveaux acides aminés non naturels innovants. Cette étude a été assistée par le logiciel de docking GenMol pour le design des divers composés. Nous y détaillons l’évolution des structures produites en fonctions des propriétés recherchées et des dernières avancées du domaine. Les synthèses énantio convergeantes, appuyées par la chimie des peptides, ont pu aboutir à cinq molécules finales qui ont montré différents potentiels antiviraux. Ensuite, la synthèse et l’étude structurale du composé BHH-BTT sont abordées. Nous y décrivons les propriétés physico-chimiques de l’empilement des molécules et comment celles-ci finissent par influer les propriétés de transport des charges. Nous avons ainsi élaboré des OFETs performants qui montrent de bonnes perspectives en termes de futurs détecteurs. Enfin nous rapportons la première intégration de matériaux semi-conducteurs organiques (BTBT) au sein de matériaux hybrides organique-silice. Cette démarche impliquait la réalisation d’un précurseur sol-gel optimisé bis(triéthoxysilane) qui nous permettait de contrôler l’organisation des cœurs π conjugués lors de la création des matériaux. Nous avons, grâce à des suivis spectroscopiques détaillés, démontré une agrégation de type J lors de la formation des films minces et une réorganisation des cœurs π-conjuguées en agrégation de type H lors l’application du procédé sol-gel. Après une mise au point au niveau de l’interface semi-conducteur/électrodes, nous avons alors réalisé des transistors hybrides organique-silice à effet de champs entièrement réticulés dont la robustesse face à une grande diversité de solvants organique a été démontrée
The different works presented in this manuscript relate the most relevant investigations representing my career evolution along this last eleven years. First, we show how it is possible to explore new active molecules by developing innovating non-natural amino-acids. This investigation was supported by the docking software GenMol. We show here the structures evolution of the produced molecules according to desired properties and to last advances in the field. The enantio convergent synthesis supported by peptide chemistry allowed us to reach five final molecules with diverse antiviral potentials. Then, synthesis and structural investigation of the compound BHH-BTBT was broached. We describe here physicochemical properties of the packing and how they affect charge transport properties. So then, we achieved OFET with good performance that show interesting perspective for future sensors. Finally we reported the first integration of a semi-conducting material (BTBT) in a hybrid organo-silica material. This approach involved the conception of an informed sol-gel bis(triethoxysilane) precursor that allowed us to control the π-conjugated cores organisation during the creation of the material. With detailed spectroscopic monitoring we demonstrated a J-aggregation during the thin film formation and a reorganisation to a H-aggregation during the sol-gel process. After optimisation of the semiconductor/electrode interface, we obtained hybrid organo-silica field effect transistors entirely reticulated showing a high resilience to a large diversity of organic solvent

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Kondratenko, Kirill. "Structural and charge transporting properties of pure liquid crystalline organic semiconductors and composites for applications in organic electronics." Thesis, Littoral, 2019. http://www.theses.fr/2019DUNK0536.

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Abstract:

Cette thèse est dédiée à divers aspects des semi-conducteurs organiques (SCO) cristaux liquides (CL) en ce qui concerne leurs applications dans le domaine de l'électronique organique. La première partie de ce travail concerne un SCO CL bien connu à base de phényle naphtalène. Deux moyens principaux d'amélioration de ses performances sont proposés et étudiés : la stabilisation in situ de la structure du CL par photo-polymérisation et l'introduction d'une impureté de dopage (accepteur d'électrons). Dans le premier cas, l'influence du réseau de polymères sur l'ordre et le transport de charge est étudiée à l'aide de techniques expérimentales classiques et par la mesure de la mobilité par la technique de "temps de vol". Pour les matériaux dopés, des calculs ab initio ont été utilisés pour prédire leurs propriétés spectroscopiques, qui sont comparées de manière exhaustive aux données expérimentales obtenues par spectroscopie optique et vibratoire. Les propriétés de transport de charge ont également été étudiés. Un prototype de transistor à effet de champ organique (OFET) a été réalisé afin d'obtenir une estimation des performances pour une application potentielle dans les dispositifs électriques à base de matériaux organiques.La deuxième partie de ce travail comprend la conception et la synthèse d'un nouveau semi-conducteur CL à base d'anthracène. Une attention particulière est portée pour obtenir un matériau relativement facile à synthétiser et à faible coût. La nouvelle molécule synthétisée est entièrement caractérisée : la structure moléculaire est confirmée par les techniques appropriées ; les niveaux d'énergie moléculaire frontières sont étudiés par spectroscopie optique et voltamétrie cyclique et comparés aux valeurs obtenues par calcul ab initio ; les propriétés de la mésophase sont étudiées par microscope optique et calorimétrie à balayage. La caractérisation des propriétés de transport de charge a été directement réalisé sur un dispositif OFET. La nouvelle molécule à base d'anthracène présente une amélioration significative de la mobilité des trous sous l'effet de champ par rapport au dérivé de phényle naphtalène étudié précédemment. Enfin, les propriétés photoconductrices du nouveau matériau sont abordées et montrent que cette molécule est très prometteuse dans le domaine des phototransistors organiques
This thesis is dedicated to various aspects of liquid crystalline (LC) organic semiconductors (OSCs) in regard to their applications in the field of organic electronics. The first part of this work deals with a well-known LC OSC based on phenyl-naphtalene. Two major ways of performance improvement are proposed and investigated : stabilization of LC structure by in situ photo-polymerization and introduction of electron acceptor doping impurity. In the first case, the influence of polymer network on mesophase order and charge transport is investigated by conventional experimental techniques and Time-Of-Flight (TOF) mobility measurements. Fot the doped materials, ab initio calculations are employed to predict their spectroscopic properties which is exhaustively compared with the experimental data obtained by optical and vibrational spectroscopy. The charge transport is studied by TOF method in the mesophase, while crystalline phase is investigated via conductive atomic force microscopy. A prototype of organic field effect transistor (OFET) is prepared to obtain an estimate of performance for a relevant real-world application. The second part of this work includes design and synthesis of a novel LC semiconductor based on anthracene, additional attention is made to obtain an easy-to-make and low production cost material. Noval molecule is fully characterized : molecular structure is confirmed by relevant techniques ; frontier molecular energy levels are studied by optical spectroscopy and cyclic voltammetry and confronted to values obtaines via ab initio calculations ; mesophase properties are investigated by optical microscopy and scanning calorimetry. charge transporting properties are characterized by means of an OFET device : it is found that new anthracene-molecule exhibits significant improvement of field-effect hole mobility over previously studied phenyl naphtalene derivative. Finally, photoconductive properties of the novel material are addressed in order to investigate its potential applications to organic phototransistors

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Kim, Hyeok. "Improving charge injection in organic field-effect transistors by surface modification of source and drain electrodes." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC089.

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Abstract:

La perspective de l'électronique flexible nécessite le développement de transistors à effet de champ organiques (OFET) ouvrant la voie à des dispositifs de grande surface, parmi lesquels des écrans flexibles, des cartes à puce intelligentes et des capteurs. Pour améliorer les performances électriques des OFET, un problème majeur est celui de l'injection des porteurs de charge à l'interface entre les électrodes et le semi-conducteur organique. Cette sujet de cette thèse est dédié à l'optimisation de l'injection des porteurs de charge par la modification des électrodes au moyen de couches auto-assemblées (SAM) composées de molécules comportant un squelette biphényl. L'intérêt de ces molécules est de présenter une résistance série très inférieure à celle des chaînes alkyles, majoritairement utilisées jusqu'à présent. Les SAM fonctionnalisées avec du fluor en position terminale jouent permettent une amélioration substantielle de l'injection des porteurs de charge grâce, d'une part, à un effet dipolaire résultant en un abaissement de la barrière d'injection à l'interface entre l'électrode et le semi-conducteur, et d'autre part en favorisant une meilleure organisation cristalline du semi-conducteur, aussi bien en structure OFET qu'en géométrie de diode coplanaire. La caractérisation morphologique des SAM pour déterminer l'orientation des molécules ont permis d'optimiser l'injection des porteurs de charge. L'amélioration de l'injection avec le biphényl fluoré se manifeste par une augmentation de la densité de courant et une observation claire d'un courant limité par la charge d'espace (SCLC), comparé au cas du biphényl non fluoré et d'une électrode d'or nu. Dans les OFET, nous remarquons une réduction significative de la résistance de contact. Par ailleurs, nous observons également une amélioration de l'injection après la modification des électrodes avec des SAM comportant un silane comme groupe d'ancrage
A prospect of flexible electronics lines with the development of high performance organic field effect transistors (OFETs) that enables cost-effective and large-area electronic devices such as flexible displays, smart cards and sensors. In order to improve the electrical performance of OFETs, a crucial issue concerning charge injection at the interface of electrode/organic semiconductor is recently rising. The dissertation is dedicated to investigate charge injection via the modification of electrodes with self assembled monolayers (SAMs) based on biphenyl backbone bearing extremely lower resistance to its counterpart with aikyl chain and its application to organic electronic devices. Functionalized SAMs with fluorine at the end group plays a substantial role to improve charge injection through a dipolar effect to decrease barrier height at the electrode/semiconductor interface and a better morphology of organic semiconductor both in a planar diode and OFETs. Morphological characterization on SAMs to determine the orientation of the molecules renders an effective application of SAMs to elaborate highly improved electronic devices. Augmented charge injection through the introduction of fluorinated biphenyl thiol (FBPS) leads largely enhanced current density and clear observation of space-charge limited current (SCLC) as compared to the cases of biphenyl thiol (BPS) and bare Au in planar diodes. This is extended to significant enhancement of electrical performance such as field effect mobility and contact resistance in OFET. Moreover, improved charge injection through the modification of electrodes with functionalized SAMs is also exhibited by the intervention of silane anchoring group to the SAMs in planar diodes

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Lee, Yongjeong. "Gaussian density of states driven numerical modeling of organic field-effect transistors." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX043.

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Abstract:

Bien que la physique des transistors organiques ait été largement étudiée, l'analyse avec la densité d'états Gaussianne fait toujours défaut malgré la nature désordonnée des semi-conducteurs organiques. Étant donné que le transport et l'injection de charges ont lieu à la densité d'états Gaussienne, cette structure énergétique distinctive des semi-conducteurs organiques pourrait rendre le processus d'accumulation de charges, et donc le fonctionnement du dispositif, différent. Cette thèse est consacrée à la compréhension de l'effet de la densité d'états Gaussienne sur les paramètres des transistors organiques, la tension de seuil, la mobilité du porteur de charge et la barrière d'injection via des simulations 2D basées sur des éléments finis numériques et la validation expérimentale. La tension de seuil est comprise par le piégeage de charge dans la secondaire densité d'états Gaussianne ainsi que dans la densité d'états intrinsèque. Nous montrons que le chevauchement des deux densité d'états en raison du désordre induit des comportements de seuil spécifiques des transistors organiques. Deuxièmement, le transport est étudié via le modèle gaussien désordonné sur des sites spatiaux aléatoires de semi-conducteurs organiques. Ce modèle peut offrir un résultat précis par rapport au modèle avec un réseau cubique. De plus, nous proposons une paramétrisation correcte du modèle pour des polymères aux petites molécules. Enfin, la barrière d'injection basée sur la charge et le transport est étudiée et comparée. Les avantages et les limites de chaque modèle sont évalués
Although the device physics of organic field-effect transistors (OFETs) has been widely studied, the analysis with energetic distribution of the density-of-states (DOS) is still lacking in spite of the disordered nature of organic semiconductors. Because charge transport and injection take place at the Gaussian DOS, this distinctive energetic structure of organic semiconductors could make the charge-accumulation process, and hence the device operation, different. This thesis is dedicated to understanding the effect of Gaussian DOS on device parameters of OFETs, the threshold voltage, charge-carrier mobility and injection barrier via numerical finite-element based 2D simulations and experimental validation. The threshold voltage is comprehended by the charge trapping into the secondary Gaussian trap DOS as well as the intrinsic Gaussian DOS. We show that the overlap of two Gaussian DOSs due to the disorder induces specific threshold behaviors of OFETs. Second, the hopping transport is studied via Gaussian disordered model (GDM) on random spatial sites of organic semiconductors. This model can offer a precise result over GDM with cubic lattice. Also, we propose a correct parametrization of the model for wide range of materials from polymers to small molecules. Lastly, charge-based and transport-based injection barrier are studied and compared with Gaussian DOS. The advantages and limits of each model are evaluated

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Ouattara, Mariane. "Polymères amphiphiles : des films Langmuir-Blodgett au transistor." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26569.

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Abstract:

Au cours des 25 dernières années, l’intérêt pour l’utilisation de semi-conducteurs organiques comme couche active dans les transistors à effet de champ (TOECs), à la place du silicium, a crû spectaculairement. L’utilisation de polymères π-conjugués dans ce domaine a grandement entraîné cet essor. Au fil du temps, on observe une amélioration des performances atteintes contribuant à l’émergence de nouveaux matériaux. Par contre, différents paramètres tels que la mobilité et la stabilité demeurent moins impressionnants que ceux des semi-conducteurs à base de matériaux inorganiques. De meilleurs résultats pourraient être obtenus si le transport de charges se faisait sans entraves. Ainsi, une très bonne organisation au sein des matériaux utilisés est nécessaire. Dans cette optique, des polymères conjugués amphiphiles constitués d’unités thiéno [3,4-c] pyrrole-4,6-dione (TPD) ont été synthétisés. En se servant de la technique Langmuir-Blodgett (LB) pour optimiser l’organisation des molécules au sein des films, il a été possible de réaliser des films stables avec des pressions de collapse de 60 mN/m. Les microscopies à angle de Brewster (BAM) et à force atomique (AFM) nous ont démontré l’homogénéité des films à l’interface air-eau (BAM) et une fois transférés sur un substrat solide (AFM). L’orientation a été étudiée principalement par spectroscopie infrarouge à réflexion totale atténuée (ATR). D’autres techniques spectroscopiques comme l’UV-visible, la spectroscopie infrarouge de réflexion absorption par modulation de polarisation (PM-IRRAS) et l’ellipsométrie ont permis de corroborer les résultats obtenus via l’ATR. Les mesures ont permis de confirmer l’obtention de l’orientation préférentielle hors du plan. Pour compléter ce projet, des tests ont été effectués avec des transistors organiques. Des valeurs de mobilité intéressantes de 1,2 × 10-3 cm2/(V.s) ont été enregistrées pour des transistors obtenus à partir de films LB.
Over the past 25 years, interest in the use of organic semiconductors as active layers in field effect transistors (TFTs) instead of silicon has grown dramatically. The use of π-conjugated polymers in this area has greatly driven this growth. Over time, there has been an improvement in performance achieved contributing to the emergence of new materials. However, the performances of organic semiconductors remains inferior that of their inorganic counterpart regarding parameters such as the mobility and stability. Better results could be achieved if the charge transport was done without hindrance. Thus, a very good organiza- tion within the material is needed. In this regard, amphiphilic polymers based on thieno [3,4-c] pyrrole-4,6-dione (TPD) units were synthesized. By using the Langmuir-Blodgett technique (LB) to optimize the organization of the molecules within the films, it was possible to achieve stable films with a collapse pressure of 60 mN/m. Brewster angle (BAM) and atomic force (AFM) microscopies have demonstrated that homogeneous films are obtained at the air-water interface (BAM) and remain so once transferred onto a solid substrate (AFM). Orientation has been studied mainly by attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR). Other spectroscopic techniques such as UV-visible, absorption polarization modulation infrared reflection spectroscopy (PM-IRRAS) and ellipsometry have confirmed the ATR results. Measurements show that molecules adopted an edge-on orientation in the polymer films. To complete this project, organic transistors were fabricated. Interesting mobility values of 1.2 × 10-3 cm2/(V.s) were recorded for organic LB film transistors.

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Darchy, Léa. "Nanotubes de carbones semi-conducteurs pour cellules solaires organiques." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00919656.

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Abstract:

Les nanotubes de carbone (NTC) constituent un matériau prometteur pour l'électronique organique que ce soit comme conducteurs ou semi-conducteurs. Cependant, les applications des NTC semi-conducteurs sont plus longues à voir le jour car les NTC semi-conducteurs sont synthétisés en mélange avec des NTC métalliques. L'approche de notre laboratoire vise à supprimer la conductivité des NTC métalliques grâce à une fonctionnalisation chimique et sélective afin d'éviter la séparation des deux types de NTC. Cette étude a consisté à adapter et utiliser les NTC semi-conducteurs obtenus par fonctionnalisation dans la matrice active de cellules solaires organiques. La démarche s'est organisée en quatre temps avec tout d'abord la purification des NTC en grande quantité pour produire un matériau abondant en solution et avec l'adaptation de la fonctionnalisation chimique sélective des NTC métalliques. La fonctionnalisation par le diazoéther a permis d'obtenir une sélectivité supérieure à 15 contre 4 à 10 avec les réactifs diazonium et diazoester. Dans un deuxième temps, l'étude physicochimique des composites NTC-matériau donneur (P3HT ou oligomère QTF8) a mis en évidence une forte affinité et une structuration particulière du matériau donneur autour des NTC. Enfin, l'effet de l'incorporation de NTC fonctionnalisés et de leur orientation dans le composite a été étudié en configuration transistors et cellules solaires organiques. L'intégration des NTC dans des cellules à hétérojonction en volume a notamment conduit à la conception d'une nouvelle configuration de cellule solaire plus appropriée pour l'orientation électrique.

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El, Amrani Aumeur. "Etude des comportements statique et dynamique de dispositifs photo-transistor et photocoupleur organiques." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/253e8c99-e136-4f0c-8903-43820b4fc071/blobholder:0/2008LIMO4021.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne l'élaboration et la caractérisation de dispositifs phototransistors organiques. Une première étude sur la réalisation d'oxydes transparents et conducteurs obtenus par pulvérisation par faisceau d'ions a permis d'évaluer et de valider la qualité d'une électrode bicouche ITO/ZnO pour insertion dans des composants optoélectroniques organiques. Une deuxième étude a été menée sur l'effet de la lumière UV-visible sur les propriétés électriques de transistors organiques (OTFT) à base de pentacène et avec du PMMA comme diélectrique : sous illumination UV (à 365nm), nous avons obtenu un gain en photocourant de 2. 103 à Vgs=OV et une sensibilité maximale de l'ordre de 1,5. 10-1 A/W associée à des temps de réponses suffisamment rapides pour envisager des applications pratiques pour l'optoélectronique organique. Finalement, nous avons réalisé de nouvelles structures optoélectroniques de type photocoupleur « tout organique » associant une OLED (émission à 550nm) avec un OTFT ; pour cette dernière étude, nous notons une sensibilité et un taux statique de transfert élevés respectivement de l'ordre de 20A/W et 2,5. 10-1 mais des temps de réponse élevés de l'ordre de la seconde
This work concerns the elaboration and the characterization of organic phototransistor devices. A first study on the realization of conducting transparent oxides obtained by Ion Beam Sputtering enabled us to evaluate and to validate the quality of an ITO/ZnO bilayer electrode for insertion in organic optoelectronic components. A second study was carried on the effect of UV-visible light on the electric properties of organic transistors (OTFT) based on pentacene and with PMMA as dielectric : under UV illumination (at 365nm), we obtained a photocurrent gain of 2. 103 at Vgs=OV and a maximum sensibility of about 1,5. 10-1 A/W associated with fast enough response times in order to envisage practical applications for organic optoelectronics. Finally, we realized new organic photocoupler type optoelectronic structures made up of an OLED (emission at 550nm) and an OTFT; for this last study, we note a high sensibility and a high transfer static rate of about 20A/V and 2,5. 10-1 respectively but high response times of about the second

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Panozzo, Sophie. "Etude des propriétés électroniques de nouveaux composés organiques électroluminescents." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005968.

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Abstract:

Nous présentons dans ce mémoire une étude sur l'influence de la texture de la couche organique sur le transport des porteurs. Pour mesurer la mobilité des porteurs, deux techniques ont été mises en place : le temps de vol et la réalisation de transistors à effet de champ. La première partie de ce mémoire est consacrée au fluorène. La synthèse d'un copolymère fluorène-fluorénone a permis d'améliorer l'empilement p-p, et donc la formation d'excimères. Cela nous a permis de comprendre l'origine du décalage vers le jaune de la luminescence du fluorène, mais aussi d'obtenir un nouveau composé présentant de très bonnes propriétés de luminescence dans le jaune. Une analogie avec les poly(alkylthiophènes) nous a permis de comprendre les limitations du transport dans les polymères de la famille du fluorène. Nous avons finalement étudié la relation texture-transport dans deux familles dérivées du thiophène : des copolymères thiophène-bipyridine et des fractions solubles de gels de polythiophène.

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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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Gaitis, Alexandre. "Etude et développement de diélectriques avancés pour des transistors imprimés low-voltage." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT032.

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Abstract:

Cette thèse s'articule autour de l'étude des diélectriques à haute permittivité et de leur implémentation dans la structure des transistors organiques afin de proposer une solution pour réduire leurs tensions de fonctionnement tout en restant compatible avec des processus de fabrication par impression.La première partie cette thèse se concentre sur la théorie des semi-conducteurs et transistors organiques ainsi que les différentes approches de réduction de tensions proposées dans la littérature.Elle se focalisera ensuite sur l'étude des propriétés diélectriques de matériaux polymère à haute permittivité issu du PVDF (Polyfluorure de vinylidène) ainsi que de l'impact de la composition du matériau, la fréquence, la tension de mesure ainsi que de la température sur le caractère relaxeur-ferroélectrique qu'exhibe ces matériaux polymères.L'étude portera ensuite sur l'intégration du terpolymère en tant qu'isolant de grille dans une structure de transistor organique et de son impact sur la caractéristique du dit transistor. L'évolution du comportement électrique de cette nouvelle structure de transistor sera comparée à une référence utilisant un diélectrique standard ainsi qu'aux observations sur le comportement diélectrique tirées du chapitre 2.Finalement, on étudiera la fiabilité électrique de ces deux structures de transistor en les soumettant à un stress électrique de plusieurs heures, puis en comparant l'évolution de leur propriété
This thesis discusses the study of high permittivity dielectrics and their implementation in the organics transistors structure in order to reduce their operating voltage while maintaining their compatibility with solution/ printing processes.The first part of this work focusses on the theory of organic semiconductors and transistors. It will also discuss the various approaches proposed in the literature to reduce operating voltage in such devices.It will then discuss the study of the dielectric properties of materials derived from the PVDF (polyvinylidene fluoride). The evolution of the relaxor-ferroelectric behavior exhibited by these polymers will be monitored versus the chemical composition, frequency, bias and temperature.After an in-depth characterization of the high-k dielectric in a capacitor structure, we will evaluate its impact on the transistors characteristic and compare the performance of this new devices to a reference transistor. These observation will be compared to the study of the dielectric in Chapter 2 in order to gain insight on the physical origin of these new behavior.Finally, we will study and compare the reliability of the low-voltage and reference transistor with the help of electrical stress

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Blouin, Nicolas. "Conception, synthèse et caractérisation de poly(2,7-carbazole)s et poly(indolo[3,2-B]carbazole)s pour des applications en électronique organique." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25870/25870.pdf.

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Abstract:

Le développement récent de deux nouvelles classes de matériaux, les 2,7-carbazoles et les indolo[3,2 b]carbazoles, a ouvert la porte à de multiples applications. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux polymères dérivés de ces structures pour une application dans le domaine des transistors organiques à effet de champ (TOEC) et des cellules photovoltaïques organiques (CPO). Les synthèses des premiers poly(indolo[3,2 b]carbazole)s ont permis de mieux comprendre les propriétés électroniques de cette classe de polymères. Des études électrochimiques ont permis de mieux comprendre le mécanisme de conduction des charges dans ces polymères. Par l’optimisation de la structure des monomères de 2,7 carbazole et d’indolo[3,2 b]carbazole, nous avons augmenté la solubilité et l’organisation structurale des polymères correspondants. L’optimisation des systèmes catalytiques de polymérisation nous a permis d’augmenter les masses molaires des polymères résultants. L’effet combiné de la masse molaire élevée et de l’organisation structurale a été étudié par TOEC. Dans une configuration optimale, une mobilité de 2.2 × 10-3 cm2.V-1.s-1 a été atteinte pour des poly(2,7-carbazole)s et de 2.3 × 10-2 cm2.V-1.s-1 pour des poly(indolo[3,2 b]carbazole)s. Ces résultats prometteurs ont mené au développement de polymères pour les CPOs. Les structures des monomères développées pour les TEOCs ont été reprises. Seul le 2,7 carbazole portant une chaîne latérale spécifique (9-heptadécanyle) même à des polymères intéressants en CPO. L’ajout d’unités pauvres en électrons par copolymérisation a permis de réduire la largeur de bandes interdite de différents polymères. On obtient ainsi d’excellents candidats couvrant une vaste partie du spectre solaire (650 – 1200 nm) pour une collecte idéale des photons. Par des calculs de chimie quantique (DFT), les meilleurs candidats ont été choisis en fonction de la position du niveau énergétique HOMO et LUMO idéale pour les CPOs. L’ajustement des niveaux énergétique favorise un transfert optimal d’électrons du polymère à l’ester méthylique de l’acide [6,6]-phényl C61 butyrique (PCBM). Cette étude a démontré l’importance de la solubilité, des masses molaires, de la morphologie, des prédictions théoriques et surtout de l’organisation structurale des polymères dérivés du poly(2,7-carbazole) pour obtenir d’excellentes performances (5.8 % AM 1.5G, 1000 W.m-2) en cellules photovoltaïques.
Inscrit au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures

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

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

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Kim, Chang Hyun. "APPROCHE PHYSIQUE DE LA MODÉLISATION COMPACTE POUR LES COMPOSANTS ÉLECTRONIQUES ORGANIQUES." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00844519.

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Abstract:

En dépit de progrès impressionnants dans les performances des dispositifs électroniques organiques, il n'existe toujours pas de modèle théorique complet pour décrire leur mode opératoire. Cette thèse se propose d'établir une description théorique opérationnelle pour ces dispositifs, avec en ligne de mire leur modélisation physique et compacte. Des exemples typiques de structure de diodes et de transistors organiques avec différentes architectures ont été étudiés, avec une attention constante pour présenter les effets du transport et de l'injection des porteurs de charge sur les caractéristiques observables des dispositifs. Une attention particulière est donnée à l'intégration de ces modèles dans des outils de simulation de circuit, mettant ainsi en relation le dispositif isolé et son intégration dans un circuit. Les différentes approches comprennent la modélisation de circuit par spectroscopie d'impédance, le développement analytique d'équations physiques, la simulation numérique bi-dimensionnelle par éléments finis et leur validation expérimentale. Les résultats apportent une compréhension significative des effets des pièges et de la barrière d'injection sur les caractéristiques courant-tension. Nous proposons des modèles compacts entièrement analytiques pour les diodes redresseuses et les transistors à effet de champ dont la fiabilité numérique et expérimentale est prouvée.

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Ibraikulov, Olzhas. "Bulk heterojunction solar cells based on low band-gap copolymers and soluble fullerene derivatives." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD046/document.

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Abstract:

La structure chimique des semiconducteurs organiques utilisés dans les cellules photovoltaïques à base d’hétérojonction en volume peut fortement influencer les performances du dispositif final. Pour cette raison, une meilleure compréhension des relations structure-propriétés demeure cruciale pour l’amélioration des performances. Dans ce contexte, cette thèse fait état d'études approfondies du transport des charges, de la morphologie et des propriétés photovoltaïques sur de nouveaux copolymères à faible bande interdite. En premier lieu, l'impact de la position des chaînes alkyles sur les propriétés opto-électroniques et morphologiques a été étudié sur une famille de polymères. Les mesures du transport de charges ont montré que la planéité du squelette du copolymère influe sur l’évolution de la mobilité des charges avec la concentration de porteurs libres. Ce comportement suggère que le désordre énergétique électronique est fortement impacté par les angles de torsion intramoléculaire le long de la chaîne conjuguée. Un second copolymère à base d'unités accepteur de [2,1,3] thiadiazole pyridique, dont les niveaux d’énergie des orbitales frontières sont optimales pour l’application photovoltaïque, a ensuite été étudié. Les performances obtenues en cellule photovoltaïque sont très inférieures aux attentes. Des analyses de la morphologie et du transport de charge ont révélé que l’orientation des lamelles cristallines est défavorable au transport perpendiculaire au film organique et empêche ainsi une bonne extraction des charges photo-générées. Enfin, les propriétés opto-électroniques et photovoltaïques de copolymères fluorés ont été étudiées. Dans ce cas, les atomes de fluor favorisent la formation de lamelles orientées favorablement pour le transport. Ces bonnes propriétés nous ont permis d'atteindre un rendement de conversion de puissance de 9,8% avec une simple hétérojonction polymère:fullerène
The chemical structure of organic semiconductors that are utilized in bulk heterojunction photovoltaic cells may strongly influence the final device performances. Thus, better understanding the structure-property relationships still remains a major task towards high efficiency. Within this framework, this thesis reports in-depth material investigations including charge transport, morphology and photovoltaic studies on various novel low band-gap copolymers. First, the impact of alkyl side chains on the opto-electronic and morphological properties has been studied on a series of polymers. Detailed charge transport investigations showed that a planar conjugated polymer backbone leads to a weak dependence of the charge carrier mobility on the carrier concentration. This observation points out that the intra-molecular torsion angle contributes significantly to the electronic energy disorder. Solar cells using another novel copolymer based on pyridal[2,1,3]thiadiazole acceptor unit have been studied in detail next. Despite the almost ideal frontier molecular orbital energy levels, this copolymer did not perform in solar cells as good as expected. A combined investigation of the thin film microstructure and transport properties showed that the polymers self-assemble into a lamellar structure with polymer chains being oriented preferentially “edge-on”, thus hindering the out-of-plane hole transport and leading to poor charge extraction. Finally, the impact of fluorine atoms in fluorinated polymers on the opto-electronic and photovoltaic properties has been investigated. In this case, the presence of both flat-lying and standing lamellae enabled efficient charge transport in all three directions. As a consequence, good charge extraction was possible and allowed us to achieve a maximum power conversion efficiency of 9.8%

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El, Gemayel Mirella. "Graphene based supramolecular architectures and devices." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070648.

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Abstract:

This thesis demonstrates that graphene produced by liquid-phase exfoliation can be co-deposited with a polymerie semiconductor for the fabrication of thin film field-effect transistors. The introduction of graphene to the n-type polymeric matrix enhances not only the electrical characteristics of the devices, but also the ambipolar behavior and the hole transport in particular. This provides a prospective pathway for the application of graphene composites for logic circuits.The same approach of blending was adopted to enhance the electrical characteristics of an amorphous p-type polymer semiconductor by addition of an unprecedented solution processable ultra-narrow graphene nanoribbon. GNRs form percolation pathway for the charges resulting in enhanced deviee performance in daras weil as under illumination therefore paving the way for applications in (opto)electronics.Finally, multifunctional photoresponsive devices were examined by introducing photochromic molecules exposing different substituents into small molecule or polymeric semiconductor films that were found to affect the photoswitching behavior.

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Lienerth, Peter. "Elaboration and characterization of field-effect transistors based on organic molecular wires for chemical sensing applications." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAD003/document.

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Abstract:

Il est reconnu que la structure des semi-conducteurs organiques influence la sensibilité et la sensitivité des capteurs des gaz. Pour améliorer la compréhension des mécanismes sous-jacents dans les capteurs à base des transistors d’effet de champ organique (OFETs) cette thèse a exploré trois pistes différentes : L’utilisation de l’hystérésis des caractéristiques de transfert comme paramètre de détection des gaz est étudié. En ajoutant l’hystérésis aux paramètres standards, on améliore la sélectivité des OFETs à base de poly(3-hexylthiophène) aux gaz polaires. Des mesures transitoires de courant indiquent que la cinétique de piégeage et de piégeage des porteurs de charges est à l’origine de cette amélioration. Pour comprendre l’influence qu’à la structure moléculaire sur la sensibilité aux vapeurs d’éthanol, des polymères avec des chaînes latérales alcoxyle dont on fait varier la polarité ainsi que l’encombrement stérique, ont été étudiés. L’intensité de la réponse est corrélée avec la quantité d’analyte absorbée et le moment dipolaire des chaînes latérales. Pour permettre l’étude des mécanismes à l’échelle nanométrique, une partie de ce travail se concentre sur la fabrication de transistors avec une taille de canal réduite. En utilisant le nitrure de silicium comme couche diélectrique, on réduite les tensions de commande et les propriétés chimiques à l’interface
The molecular structure of organic semiconductors which can be tailored by the chemical synthesis influences the sensitivity and selectivity of gas sensor devices. To improve the understanding of the ongoing mechanisms in sensors based on organic field effect transistors (OFETs) this thesis follows three different tracks: The applicability of the hysteresis of the transfer characteristics as a gas sensing parameter is studied. As a complement to the standard transistor parameters the hysteresis improves the selectivity of poly(3-hexylthiophen-2,5-diyl) based OFETs to polar gases. Transient current measurements indicate the additional dependence on the detrapping kinetics as origin of the increased selectivity. To understand the influence of the molecular structure on the gas sensing behavior, polymers with alkoxy side chains, varying in polarity and steric hindrance, are used as gas sensing layer for ethanol vapor. The response strength correlates with the amount of absorbed analyte and the dipole moment of the side chains. To enable investigations of the mechanisms at the nanoscale, one part of this work focuses on the preparation of transistors with a reduced channel length. By using silicon nitride as dielectric layer, driving voltages decreased and interface properties could be improved

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Wang, Dengjun. "Optimization of a biosensor based on an electrolytic gated organic field-effect transistor (EGOFET) for Bisphenol A detection." Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC089.

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Abstract:

Dans les dernières décennies, en raison de leur utilité potentielle dans le diagnostic clinique, la sécurité alimentaire, la sécurité publique et la surveillance de l'environnement, les biocapteurs ont été intensivement étudiés. Ce travail a porté principalement sur la conception et la fabrication d'un nouveau type de biocapteur basé sur un transistor organique électrolytique à effet de champ (EGOFET). Cette méthode permet de mesurer une faible concentration de bisphénol A dans l'eau avec un EGOFET basé de poly (2,5-bis (3-thiophén-2 tétradécyl-yl) thiéno [3,2-b] thiophène) (pBT1T) en tant le semi-conducteur organique, co-cristallisé avec un alkyl-bisphénol A. En combinaison avec un anticorps, ce biocapteur est capable de détecter directement le bisphénol A avec une limite de détection inférieure à 10-11 moLL-1. Nous avons observé une diminution du courant de sortie lors d'un couplage avec d'anticorps et une augmentation du courant de sortie lors de rajout de bisphénol A, en raison de la dissociation compétitive de l'anticorps à la surface du semi-conducteur. La stratégie de détection présentée pourrait être facilement adaptée à d'autres petites molécules organiques d'intérêt, et pourrait être un dispositif prometteur de biocapteur portable simple, peu coûteux et facile à utiliser
In the last few decades, due to their potential usefulness in clinical diagnosis, food safety, public security and environment survey, biosensors have been intensively investigated. This work mainly focused on the design and fabrication of new kind of biosensor based on electrolytic gated organic field-effect transistor (EGOFET). This method can measure low concentration of bisphenol A in water with an EGOFET based on poly(2,5-bis(3-tetradecylthiophen-2- ypthieno[3,2-b]thiophene) (pBTTT) co-crystalized with alkyl-modified bisphenol A as organic semi-conductor. By combination with an antibody, this biosensor was able to detect bisphenol A directly with a limit of detection lower than 10-11 mol. L 1. We observed a decrease of the output current upon affinity coupling of the antibody and an opposite increase of the output current upon bisphenol-A addition, due to the competitive dissociation of the antibody from the surface of the semiconductor. The presented sensing strategy could be readily adapted to other small organic molecules of interest and could be a promising tool for simple, low-cost, portable and easy-to-use biosensor

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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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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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Haddad, Clara. "Fabrication, caractérisation électrique et fiabilité des OTFTs imprimés sur substrat plastique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT116/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’étude de la stabilité et de la fiabilité de transistors organiques imprimés au CEA-Liten. Des OTFTs de type P ont été fabriqués sur plastique, avec un polymère semi-conducteur (SCO) de type P (SP400 de Merck) et un fluoropolymère en tant que diélectrique. Tout d’abord, un protocole expérimental pour la caractérisation électrique a été mis en place afin de s’affranchir de potentiels effets dus à l’environnement, la mesure ou le vieillissement des OTFTs. Puis un modèle basé sur l’expression de la charge d’accumulation dans le transistor a été développé. Ce modèle a permis l’extraction des paramètres des OTFTs lors de mesures à basses températures, qui ont mis en évidence un transport de charges en température dans le SCO. Enfin, l’impact du stress électrique de grille négatif sur les caractéristiques des transistors a été étudié. La stabilité électrique des P-OTFTs a été mesurée sur plusieurs empilements afin d’étudier l’influence du diélectrique ou de sa méthode de dépôt et l’influence de la grille (électrode en encre argent imprimée ou en or pulvérisée)
This thesis project is about the study of stability and reliability of organic transistors printed at CEA-Liten. P-Type OTFTs were manufactured on plastic substrate, with a p-type polymer semiconductor (SP400 from Merck) and a fluoropolymer as dielectric. First, an experimental protocol for electrical characterization was determined in order to overcome potential effects due to environment, measurements or aging of OTFTs. Then a model based on the expression of the accumulation charge in the transistor was developed. This model allowed the OTFT parameters’ extraction during low temperature measurements, which showed a temperature-activated charges transport in the OSC. Finally, the impact of negative gate bias stress on OTFTs’ characteristics was studied. The electrical stability of the P-OTFTs was measured on several stacks to study the influence of the dielectric material or its deposition method and the influence of the gate (printed silver ink or sputtered gold electrode)

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Iazykov, Maksym. "Growth of pentacene on parylene and on BCB for organic transistors application, and DNA-based nanostructures studied by Amplitude : Modulation Atomic Force Microscopy in air and in liquids." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669475.

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Abstract:

This work reports the various aspects of the application of atomic force microscopy (AFM), for the characterization of organic semiconductors and DNA-based arrays, for organic electronics and biological applications. On these soft surfaces, the amplitude modulation AFM mode was chosen. This choice is argued by a study of dissipative processes, performed on a particular sample, a DNA chip. We showed the influence of experimental parameters on the topographic and phase image quality. By calculating the dissipative energy, it was shown that the dissipation on the DNA chip was mainly induced by a viscoelastic tip-sample interaction.The AFM study of the "thickness-driven" pentacene growth was made to link the morphology to the nature of the substrate and to the electrical performance of created pentacene-based Organic Field Effect Transistor (OFET). Deposited on two polymer substrates, parylene and benzocyclobutene (BCB), pentacene has been characterized for nanoscale film thicknesses between 6 and 60nm. It has been shown that the larger grains were created for a deposited thickness of 30nm. Spectroscopic AFM mode was used as an alternative to the method of contact angles, to measure local surface energy. Decrease of surface energy is characteristic of a more ordered surface and was measured for a thickness of 30 nm of pentacene deposited on both substrates. Models of statistical analysis of spectral images, based on the Power Spectrum Distribution (PSD) have been used to explain the morphology of pentacene films. In addition, these models have provided a comprehensive description not only of the accessible surface of the sample, but also of its internal structural properties. Highlighted in the models, the critical thickness of 30 nm corresponds to a transition from the orthorhombic phase to the triclinic phase for pentacene molecules deposited on parylene. Similarly, a polymorphic transition occurs on the BCB. On OFETs, based on pentacene on BCB, the largest mobility of 3.1x10-2 cm²/Vs corresponds to the pentacene layer of 30nm, that shows a better ordering of the orthorhombic molecular packing in comparison with the triclinic packing.The molecular arrangement of X and Y structures based on DNA was observed, by AFM, in air and in two buffer solutions of Tris and HEPES on a mica substrate. It was shown that the treatment of the mica by Ni2 + ions increases the strength of the DNA/substrate interaction and reduces the diffusivity of the molecules. In air, wired macromolecules containing one double-stranded structure are observed on untreated mica and macromolecules with a 2D geometry on pretreated mica. Onto a non-treated, the greater thermal motion of weakly bounded to mica DNA molecules leads to the rupture of intermolecular bonding and the forming structures are more simple and not branched. The organization is different in solutions of Tris and HEPES. In the Tris solution, containing Mg2+ cations, the arrangement leads to a well-organized 2D architecture. In the HEPES solution, containing Ni2+ cations, the ionic strength is 10 times lower, this leads to a breaking of the bonds previously formed between DNA and mica. However, DNA molecules are near each other due to a partial substitution of already adsorbed Mg2 + cations by Ni 2 + cations of higher affinity with the mica. These results show that the two liquids promote a 2D assembly. In air, the networks are not stable and the few observed ones remain in a dendritic structure on the surface of pretreated mica and as a linear macromolecule on the untreated mica.

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Dissertations / Theses on the topic 'Transistors organiques ? effet de champ'

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