Thèses : « Semi-Conducteurs organique »

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

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Résumé :

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

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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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Résumé :

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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Mougnier, Sébastien-Jun. « Copolymères semi-conducteurs à architectures variées : de l'ingénierie macromoléculaire à l'électronique organique ». Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14675/document.

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Résumé :

A une époque où les technologies nouvelles fleurissent chaque jour, un domaine particulier se détache : l’électronique organique. Par son utilité et sa facilité de mise en œuvre, l’électronique organique affiche de grandes promesses pour l’avenir. Dans le but d’améliorer le procédé de fabrication et la durée de vie de ces dispositifs, le travail de cette thèse s'est focalisé sur la synthèse de copolymères à architectures variées à base de poly(3-hexylthiophène) (P3HT). Après avoir exposé les problématiques et objectifs de la thèse dans une première partie, la synthèse de différents précurseurs P3HT est décrite. Ces matériaux représentent la base des travaux présentés dans cet ouvrage. Dans un premier temps, l'optimisation de la synthèse des copolymères à blocs rigide-flexible a été réalisée en suivant une stratégie adaptée pour une application en électronique organique. La conception de nouveaux matériaux semi-conducteurs à architectures ramifiées est traitée par la suite. Enfin, le dernier chapitre porte sur l'intégration d’un copolymère, le P3HT-b-Poly(4vinylpyridine), en cellule photovoltaïque organique en tant qu'additif de la couche active. Cette approche s’avère être particulièrement puissante, permettant notamment de diminuer le temps et le coût énergétique de la mise en œuvre de ces cellules en s’affranchissant d’une étape clé de la fabrication, le recuit
At a time when new technologies emerge every day, a specific domain stands out: the organic electronic. Through its low cost processing or even its utility, the organic electronic constitutes a very promising future.In order to improve the fabrication process and the lifetime of the devices, the work of this thesis was focused on the synthesis of copolymers with various architectures based on poly(3-hexylthiophene) (P3HT). After a first part where main issues and objectives are presented, the synthesis of different P3HT-based precursors is described in a part which could be considered as the heart of these works. Starting with appropriated precursors, the optimization of rod-coil diblock copolymer synthesis was performed following a strategy designed specifically for organic electronic application. Moreover, the precursors were used for the conception of new semi-conducting materials with a variety of architectures, such as graft and star copolymers. Finally, the last part deals with the integration of the P3HT-b-Poly(4-vinylpyridine) copolymer into organic solar cell as an additive of the active layer. This approach turns out to be powerful, especially allowing decreasing the time and the energy cost by avoiding the key step of the fabrication process of those devices, the annealing step

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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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Résumé :

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

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

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Richard, Audrey. « Conception, synthèse et caractérisation de semi-conducteurs moléculaires à dimensionnalité élevée ». Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2017. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/256602.

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Résumé :

L’organique électronique, qui repose sur l’utilisation de molécules et macromolécules fi-conjuguées comme semi-conducteurs dans divers dispositifs électroniques, connaît un essor considérable depuis une vingtaine d’années. L’utilisation de molécules organiques octroie de nombreux avantages vis-à-vis du silicium actuellement largement utilisé comme semi-conducteur. Citons par exemple la facilité de mise en oeuvre et la flexibilité méca- nique. La synthèse de nouvelles structures moléculaires est un axe important pour la mise au point de semi-conducteurs organiques plus performants mais aussi pour fournir les systèmes physiques nécessaires à la compréhension des processus physico-chimiques inhérents au transport de charges. Le paramètre primordial pour déterminer la qualité des semi-conducteurs est la mobilité des charges (μ), soit l’efficacité avec laquelle les charges se déplacent au sein des matériaux pi-conjugués. Il n’est pas impossible, qu’un jour, les performances des semi-conducteurs organiques dépassent celles du silicium en raison de la grande diversité de structures moléculaires accessibles via la synthèse organique. Le contrôle de la dimensionnalité de la structure électronique dans les solides organiques moléculaires est crucial pour le développement des dispositifs électroniques organiques à hautes performances. La dimensionnalité correspond au nombre de dimensions de l’espace (1D, 2D, 3D) dans lesquelles les charges peuvent se déplacer, plus celle-ci sera faible, plus le transport de charges sera sensible aux défauts. Dans ce contexte, nous nous sommes basés sur l’étude menée par Schweicher et al. sur le 2,7-di-tert-butyl[1]benzothiéno[3,2- b]benzothiophène, présentant une dimensionnalité des propriétés du transport de charges proche de deux. Ce travail repose sur la synthèse et la caractérisation de semi-conducteurs moléculaires sur base du [1]benzothiéno[3,2-b]benzothiophène (BTBT) dans le but d’augmenter la dimensionnalité du transport de charges. Pour ce faire, différents groupements aromatiques mais également plusieurs substituants dont le tert-butyle ont été greffés au BTBT. Ce travail a permis de voir que la relation structure-propriétés est difficilement prédictible mais il s’avère que la présence des groupements tert-butyles permet d’augmenter la dimensionnalité dans la plupart des cas. Cependant, lorsque des groupements 2-méthylnonyles sont utilisés à la place des tert-butyles, la structure cristalline des semi-conducteurs présentent généralement du désordre structural, néfaste aux propriétés du transport de charges. Du polymorphisme a aussi été décelé pour quelques semi-conducteurs munis de chaînes octyles. En plus de différents substituants, des groupements aromatiques ont été greffés au BTBT tels que des phényles, des thiényles, des bithiényles et également une unité BTBT pour former le dimère. Contre toute attente, l’allongement du système pi n’a pas conduit à la diminution du potentiel d’ionisation. Néanmoins, l’ajout de longues chaînes alkyles induit le rapprochement spatial des systèmes conjugués au sein de la maille cristalline, octroyant aux semi-conducteurs un potentiel d’ionisation plus faible ainsi que des intégrales de transport plus élevées, propices au transport de charges. Ce travail a permis également de faire une étude préliminaire du transport de charges au sein de monocristaux sur trois semi-conducteurs dont deux nouvellement synthétisés.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Obscur, Jean-Charles. « Amélioration des performances des cellules solaires organique par l'ingénierie de bandes aux interfaces électrodes semi - conducteurs ». Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0021/document.

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Résumé :

Le contexte actuel de forte croissance des besoins en énergie dans le monde nécessite une diversification de sa production, notamment vers des sources renouvelables tout en limitant autant qu’il est possible l’émission de gaz à effet de serre. Parmi les énergies renouvelables une des plus prometteuses et abondantes est l’énergie solaire et il apparaît évident que l’énergie solaire, thermique ou photovoltaïque, représente un enjeu crucial pour diminuer la consommation d’énergie fossile. Actuellement 90 % des générateurs solaires sont élaborés en silicium cristallin, ce qui pose un problème d’approvisionnement en matière première, les producteurs de silicium n’ayant pas su anticiper la forte expansion de la filière solaire. Des concepts innovants présentent une forte potentialité en termes de coût de production et d’application, notamment les filières organiques et hybrides (organique/oxyde métallique). En Europe, la France est très active dans ce domaine de recherche, en particulier en ce qui concerne l’utilisation de nouveaux matériaux nanostructurés organiques ou de structures hybrides. C'est pourquoi Disasolar, une start-up française spécialisée dans le photovoltaïque souple, souhaite développer cette activité en élaborant des modules solaires souples par impression jet d'encre. Les objectifs de cette thèse sont d'étudier des nouveaux matériaux d'interface imprimables et d'évaluer l'effet de la dimension des nanoparticules sur la topologie et les performances des dispositifs. Et dans un deuxième temps l'étude portera sur l'impression des matériaux d'interface et la stabilité des cellules solaires organiques
The current context of strong growth in energy demands in the world requires diversification of its production, in particular towards renewable sources while limiting as far as possible the emission of greenhouse gases. Among the most promising and abundant renewable energies is solar energy and it is evident that solar, thermal or photovoltaic energy represents a crucial issue to reduce the consumption of fossil energy. Currently 90% of the solar generators are made of crystalline silicon, which poses a problem of supply of raw material, as silicon producers did not know how to anticipate the strong expansion of the solar sector. Innovative concepts present a high potential in terms of cost of production and application, in particular organic and hybrid (organic / metal oxide) dies. In Europe, France is very active in this area of research, particularly with regard to the use of new organic nanostructured materials or hybrid structures. This is why Disasolar, a French start-up specializing in flexible photovoltaics, wants to develop this activity by developing flexible solar modules by inkjet printing. The objectives of this thesis are to study new printable interface materials and to evaluate the effect of nanoparticle size on the topology and performance of devices. And secondly, the study will focus on the printing of interface materials and the stability of organic solar cells

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Destouesse, Élodie. « Vers l'industrialisation de cellules solaires photovoltaïques organiques imprimables à base de semi-conducteurs moléculaires ». Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0085/document.

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Les cellules solaires organiques ont longtemps été qualifiées de cellules solaires« polymères ». Cette appellation découle du fait que la couche active de telles cellules solaires a majoritairement été réalisée avec un polymère donneur d’électrons. L’utilisation d’un polymère au sein de la couche active a permis d’envisager la production de cellules solaires organiques par voie liquide avec des procédés d’impression à grande vitesse. Il existe cependant un autre type de matériau donneur d’électrons : les petites molécules. Ces dernières déposées par évaporation thermique permettent d’obtenir des cellules à haut rendement. A cause de leur faible propriété filmogène, les petites molécules n’ont cependant pas été envisagées pour un procédé d’impression industrielle. Or, en 2012 plusieurs petites molécules déposables par voie liquide font leur apparition et permettent d’obtenir des rendements suffisamment élevés à l’échelle laboratoire, pour envisager leur à l’échelle industrielle. Ces travaux de thèse ont été conduits en collaboration avec ARMOR, une entreprise visant à commercialiser les cellules solaires organiques, dans le but d’évaluer le potentiel d’industrialisation des petites molécules donneuses d’électrons. Le p-DTS(FBTTh2)2 a été choisi pour cette étude. Il a été montré qu’il était possible d’atteindre des rendements de 2% avec ce matériau à l’air, avec des solvants non toxiques en utilisant un procédé d’enduction à racle. L’industrialisation du p-DTS(FBTTh2)2 n’a cependant pas été poursuivie car ce dernier est très instable à l’air. Ces travaux présentent une méthodologie pouvant être utilisée pour évaluer l’industrialisation d’autres matériaux de ce type
Organic solar cells are often called “polymer” solar cells. This term comes from the fact that the active layer of such solar cells have been widely made with a donor polymer. The use of polymer inthe active layer gives interesting filming properties that can be used to produce these solar cells industrially with a high speed printing process. Yet, another type of donor materials exists: the small molecules. Deposited by thermal evaporation, this type of materials can allow to reach high efficiency solar cells. Because of their poor filming properties, small molecules were not a good candidate for an industrialization using high speed printing. However, in 2012 several solution processable small molecules were proven particularly promising by demonstrating high efficiency at a laboratory scale.These encouraging results let imagine that it could be possible to produce organic solar cells with such materials. This PhD work has been done in collaboration with ARMOR, a company highly implied in the commercialization of organic solar cells, in order to evaluate if small molecules materials could be use dindustrially with a high speed printing process. The p-DTS(FBTTh2)2 has been chosen for this study. It has been shown that it is possible to reach efficiencies as high as 2 % with such a material, using non toxicsolvents and by making the solar cell in the air with a Doctor Blade. Nevertheless, the industrialization ofthe p-DTS(FBTTh2)2 has not been pursued due to the rapid degradation of this molecule in the air. This work presents a method that can be used to evaluate the industrialization of other efficient small molecules

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

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

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Chen, Chunxiang. « Design, synthesis and characterization of new organic semi-conductors for photovoltaics ». Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30108/document.

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Résumé :

Les cellules photovoltaïques organiques sont une technologie prometteuse pour répondre aux besoins futurs en énergie. Elles présentent de faibles coûts de production, peuvent être réalisées sur substrats flexibles et s'intègrent dans des dispositifs légers. Une voie d'amélioration du rendement de photoconversion est la conception de nouvelles molécules actives présentant des propriétés structurales optimisées. Le présent travail s'inscrit dans cette dynamique: sur la base de calculs utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité, de nouveaux semiconducteurs organiques ont été conçus puis synthétisés. Pour cela, des techniques de synthèses les plus économiques et les moins polluantes possible ont été mises en œuvre. Ainsi, le couplage du benzothiadiazole avec le thiophène carboxhaldéhyde par hétéroarylation directe sans additif ni ligand est utilisé avec succès pour la première fois selon des techniques de chimie verte. Cinq molécules sont ainsi isolées en seulement deux étapes. L'étude de leurs propriétés optiques et électroniques par différentes techniques spectroscopiques (UV/vis, fluorescence) et par électrochimie, de leurs propriétés thermiques, et de leur aptitude à s'auto-organiser ont permis de révéler leur aptitude prometteuse pour une utilisation en photovoltaïque organique. Une série de molécules dérivées du fragment dithiénosilole (DTS) ont été également étudiées par calculs de DFT. Les résultats obtenus montrent que ces dérivés présentent des largeurs de bande interdite très faibles, ce qui constitue un atout pour leur utilisation en cellule photovoltaïque. Ces résultats ont par conséquent motivé leur synthèse. Enfin, un travail purement théorique a été réalisé sur des molécules dérivées des subphthalocyanines de bore. Les calculs effectués révèlent des propriétés électroniques originales pour ces nouveaux matériaux qui devraient mener à des performances intéressantes pour le photovoltaïque organique, ouvrant ainsi la voie vers des matériaux innovants et prometteurs
Organic solar cells appear as a promising technology to meet future energy requirements, owing to their low production costs, their great flexibility and their ability to be integrated into light devices. Currently, they exhibit modest performances in photoconversion, thus new active molecules with optimized structural properties need to be developed. This work comes in that aim: on the basis of theoretical calculations with density functional theory, new organic semiconductors have been designed and synthesized. For this, the more economical and cleaner syntheses techniques have been employed. Thus, the coupling of the benzothiadiazole with thiophene carboxhaldehyde via direct heteroarylation without additive nor ligand is performed with success for the first time. According to green chemistry techniques, five molecules are thus isolated in only two steps. The study of their optical and electronic properties by means of different spectroscopic techniques (UV/vis, fluorescence) and electrochemistry, of their thermal properties, and of their ability to self-organize have revealed their promising abilities for use in organic photovoltaics. A series of small molecules based on dithienosilole (DTS) core have also been designed via DFT computations. The calculations show their considerable low bandgap. Their syntheses have been conducted. It anticipates their promising potential for organic photovoltaic applications. Finally, a purely theoretical work has been completed on molecules derived from boron subphthalocyanines. The calculations predict interesting electronic properties for these new materials that may lead to promising performances in organic photovoltaics, paving the way for innovative materials

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Aboubakr, Hecham. « Synthèse et caractérisation de semi-conducteurs organiques pour des applications optoelectroniques et capteurs ». Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4070.

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Résumé :

Le travail rapporté dans ce mémoire de thèse concerne la synthèse et la caractérisation de nouveaux semi-conducteurs organiques basés sur un coeur bithiophène. Ce travail s'inscrit dans le prolongement de précédents travaux réalisés au laboratoire portant sur des dérivés du type distyryl-oligothiophènes. Au cours de ce travail, plusieurs voies de synthèse ont été développées afin de fonctionnaliser un coeur bithiophène, rigide ou non, avec différents groupements fonctionnels, principalement pour trois types d'applications : (i) la réalisation de transistors à base de couche mince organique (OFETs), (ii) l'élaboration de cellules solaires à partir de composés push-pull et (iii) le développement de capteurs. Le premier chapitre est consacré à la fonctionnalisation du benzo-[2,1-b:3,4-b']dithiophène-4,5-dione soit par des groupements mésogéniques soit par des motifs aminostyryles. L'objectif est la possibilité de préparer des OFETs par la voie liquide et de tirer profit des propriétés cristal liquide pour améliorer les performances électriques. Les propriétés cristal liquides ont été décrites, et les transistors réalisés. Malheureusement aucune mobilité de porteur de charge n'a pu être enregistrée. Dans un deuxième temps, des modifications structurales ont été apportées sur certaine des structures synthétisées afin d'améliorer les propriétés recherchées. Toutefois, au moment de la rédaction de ce manuscrit, les OFETs n'étaient pas réalisés. Dans le deuxième chapitre, de nouvelles molécules push-pull de type cruciformes ont été synthétisées dans le but d'évaluer leurs performances en tant que composés organiques actifs dans des dispositifs photovoltaïques
The work reported herein concerns the synthesis and the characterization of new organic semiconductors built around the bithiophene core. It was relied on an extended work carried out previously in our laboratory on distyryloligothiophene derivatives. The main part of this work was dedicated to develop new functionalized organic semi-conductors with the aim to improve their properties for optoelectronic applications, mainly for: i) the realization of transistors with organic thin layer (OFETs), ii) the elaboration of solar cells from push-pull derivatives and iii) the development of sensors. The first chapter is devoted to the functionalization of the benzo-[2,1-b:3,4-b ']bithiophene-4,5-dione core either by mesogenic or aminostyryl groups with the purpose to improve, using liquid crystal properties, the microscopic ordering and the electrical performances of the synthetized organic semiconductors as well as their solution processability. Besides the liquid crystal properties characterization showing interesting behavior, the OFET devices have been made from those semiconductors but unfortunately have led to, as unexpected, poor charge transport properties. Some structural modifications have been done in order to optimize the charge transport characteristics nevertheless their electrical characterization still under progress up to now. In a second part, some push-pull derivatives, having a cruciform-like structure, have been synthetized and characterized in order to use them as an active organic layer in photovoltaic devices. Their optoelectronic properties have been evaluated and reported

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Urbain, Etienne. « Utilisation de semi-conducteurs organiques comme barrière tunnel pour l'électronique de spin ». Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAE048/document.

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Résumé :

Cette thèse s’intéresse à la fabrication de jonctions magnétiques à effet tunnel organiques. Les MTJ organiques remplacent la barrière par une molécule. Il a fallu d’abord vaincre les problèmes liés à la fabrication de ces MTJ. En effet, ce type de jonction est très fragile du point de vue de sa fabrication, car incompatible avec les solvants. Un nouveau procédé de fabrication a été mis au point. Ce procédé fait appel à de petites « billes » nanométriques dispersées à la surface d’un échantillon. Ce procédé a été utilisé avec succès. Nous avons obtenu une réponse magnétique des échantillons. Des mesures XAS et de magnéto-transport ont été menées sur des jonctions MgO. Une approche in operando innovante a été utilisée. Ces mesures ont démontré que la présence d’oxyde de fer aux interfaces limite la TMR. Pour finir, des mesures SR-PES ont été menées dans le but d’étudier la polarisation d’interface de Cu/MnPc dans le système Cu(100)//Co/Cu/MnPc. Ces mesures ont révélé que cette interface est très fortement polarisée en spin. Les structures qui apparaissent dans les spectres ne peuvent être expliquées par une simple atténuation du signal du cobalt due à la couverture de molécules
This thesis concerns the fabrication of organic magnetics tunnel junctions. Organic MTJs replace the barrier with a molecule. First, we had to overcome the problems of MTJ manufacturing. Indeed, this type of junction is very fragile from the point of view of its manufacturing because they are incompatible with solvents. A new manufacturing process has been developed. This process uses small nanometric "beads" scattered on the surface of a sample. This method has been used successfully and we obtained a magnetic response of the samples. XAS and magneto-transport measurements were conducted on MgO junctions. An innovative in operando approach was used. These measurements revealed that the presence of oxide at the interfaces limits the TMR. Finally, SR-PES measurements were carried out in order to study the Cu/MnPc interface polarization in the Cu (100)//Co/Cu/MnPc system. These measurements revealed that this interface is strongly spin polarized. Structures appearing in the spectra cannot be explained by a simple attenuation of the cobalt signal due to molecule coverage

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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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Résumé :

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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Mallet, Charlotte. « Nouveaux semi-conducteurs organiques à base de motifs furylène-vinylènes ou de systèmes condensés dérivés du benzofurane et du benzothiénothiophène ». Phd thesis, Université d'Angers, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00575889.

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Résumé :

Les propriétés électroniques spécifiques des systèmes conjugués a permis l'essor de l'électronique plastique depuis une quinzaine d'années. Les semi-conducteurs organiques sont de plus en plus recherchés pour l'élaboration de composants opto-électroniques. D'autre part, le contexte économique et écologique de notre société oblige la recherche à se tourner vers des procédés plus propres et à utiliser si possible des matières premières renouvelables. Nous nous sommes intéressés à l'utilisation du furane obtenu à partir de la biomasse pour la synthèse de nouveaux semi-conducteurs. La première partie de ce travail décrit la synthèse et la caractérisation de systèmes conjugués dérivés du furylène-vinylène, synthons obtenus facilement à partir de 5-htdroxyméthyl-2-furaldéhyde ou de furaldéhyde. Les propriétés électroniques des matériaux et leurs propriétés de semi-conducteurs dans les transistors organiques à effet de champs sont comparés à leurs homologue thiophéniques. La deuxième partie est consacrée à la synthèse de nouveaux oligomères terminés par des systèmes condensés du type benzofurane ou benzothiénothiophène. Une première série d'oligomères conçue pour leur insertion comme semi-conducteurs dans des OFETs, a été élaborée avec des espaceurs de types furane ou thiophène. Une deuxième série de molécules ciblées pour l'élaboration de systèmes à faible GAP de type donneur-accepteur utilise le motif 3-alcoxy-4-cyanothiophène comme espaceur.

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

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Résumé :

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

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

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Résumé :

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

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

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

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

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

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Farouil, Léa. « Etudes théorique et expérimentale de semi-conducteurs organiques pour l'élaboration d'un biocapteur destiné à la détection de la pollution de l'eau ». Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30310/document.

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Résumé :

L'objectif de ce travail de thèse est l'élaboration d'une photodiode organique (OPD) destinée à être intégrée dans un biocapteur. Ce travail s'inscrit dans le cadre plus général de l'étude et de l'amélioration de composants organiques impliqués dans des microsystèmes de détection visant à surveiller la pollution de l'eau. Le besoin d'évaluation et de suivi de la qualité de l'eau suscite un grand intérêt pour des systèmes de détection portables de polluants ayant une réponse rapide et de faible coût. Le principe de la mesure repose sur la détection des variations de fluorescence de micro-algues en présence de substances toxiques. Excitées grâce à une diode électroluminescente (LED) bleue, les algues vont émettre un signal de fluorescence dont l'intensité, modifiée en présence de polluant (Diuron), est détectée par l'OPD optimisée. Le signal de fluorescence à détecter étant très faible, l'OPD idéale doit avoir un faible courant d'obscurité et une grande sensibilité. Cela passe par un choix judicieux des matériaux semi-conducteurs organiques (OSC) entrant dans l'élaboration de la couche active du composant. Pour accompagner le choix des matériaux, il est intéressant d'explorer leurs propriétés physico-chimiques tout en essayant de rationaliser les mécanismes mis en jeu au sein de ces matériaux lorsqu'ils sont utilisés dans l'élaboration d'OPD (phénomènes d'absorption de photons, mécanismes de transport de charges, et pertes associées aux recombinaisons de charges). Cette thèse s'articule autour de deux axes. Le premier axe consiste en une étude théorique qui vise à comprendre et à maitriser l'échange des charges à l'échelle nanométrique par des caractérisations optiques et des calculs de chimie quantique basés sur des méthodes DFT et TD-DFT. L'étude sur un système modèle (le P3HT) a permis d'établir un protocole de calcul très prometteur pour l'étude des propriétés de matériau d'intérêt, en particulier le PTB7. Le second axe est un volet à caractère expérimental. L'élaboration, la caractérisation et l'optimisation d'OPD à base de PTB7 : PC60BM a permis de concevoir un biocapteur algal apte à détecter le Diuron à des concentrations de l'ordre du nanomolaire
The aim of this thesis is to develop an organic photodiode (OPD) designed to be integrated into a biosensor. It is part of the broader framework of studying and improving organic components involved into devices devoted to water pollution monitoring. The need for such portable, fast-response, low-cost microsystems is of great interest. The measurement is based on the fluorescence detection of micro-algae under toxic substances exposure. The excited algae, under a blue light emitting diode (LED), will emit a fluorescence signal whose intensity, modified because of pollutant exposure (Diuron), is detected by the OPD. Since the fluorescence signal is very weak, the ideal OPD must have a low dark current and a high sensitivity. To achieve this performance, a judicious choice of organic semiconductor materials (OSC) used for the OPD is required. In addition, it is interesting to investigate their physico-chemical properties by rationalizing the mechanisms involved in the active layer (photon absorption phenomena, charge transport mechanisms, and losses associated with charge recombinations). This thesis is based on two axes. The first one consists in a theoretical study of the charge exchanges at a nanoscale. This have been done by both optical characterizations and quantum chemistry calculations based on DFT and TD-DFT methods. Calculations were performed on a model system (P3HT) thus providing the basis for a very promising computational protocol for studying the properties of materials of interest, for instance PTB7. The second axis concerns the experimental study of the OPD based on PTB7:PC60BM. We have developed, characterized and optimized an OPD guarantying the detection of algal fluorescence without and with Diuron at about nanomolar concentrations

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Lucas, Fabien. « Systèmes π-conjugués pour l'électronique organique : composés donneur-spiro-accepteur et anneaux moléculaires ». Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1S042.

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Résumé :

L’électronique organique est un domaine de recherche qui vise à développer de nouvelles technologies basées sur des matériaux semi-conducteurs organiques (SCOs). D’une manière générale, deux approches sont utilisées pour le design moléculaire de SCOs. La première approche consiste à assembler des fragments moléculaires, connus pour certaines propriétés, afin de synthétiser des matériaux fonctionnels pour une application visée comme les diodes électrophosphorescentes organiques (PhOLEDs). La seconde approche est plus exploratrice et consiste à développer des nouveaux fragments moléculaires pouvant posséder une ou plusieurs propriétés souhaitées pour une application donnée. Dans ces travaux de thèse les deux approches ont été développées. D’un côté, nous avons élaboré des matériaux hôtes pour des PhOLEDs en ajustant leur propriétés (première approche), et, de l’autre côté, nous nous sommes intéressés à une toute nouvelle génération de SCOs : les anneaux moléculaires (seconde approche). Dans une première partie, avec comme cadre le développement de nouvelles matrices hôtes pour des PhOLEDs simplifiés dites monocouches, nous présenterons une étude de deux familles de SCOs basé sur un design moléculaire Donneur-spiro-Accepteur. Ses travaux ont permis la fabrication de PhOLEDs rouge, verte et bleue présentant les performances globales les plus élevées de la littérature. Dans une seconde partie, après un chapitre bibliographique détaillé sur la synthèse et les propriétés singulières des anneaux moléculaires, nous présenterons une étude approfondie des propriétés de deux familles d’anneaux moléculaires constitués d’unités carbazoles. Ces travaux nous ont permis d’incorporer pour la première fois des anneaux moléculaires dans des transistors organiques à effet de champs afin d’en étudier les propriétés de transport
Organic electronics is a field of research dealing with the development of new technologies based on organic semiconductor materials (OSCs). In general, two approaches are used for the molecular design of OSCs. The first approach consists in assembling efficient molecular fragments, in order to synthesize functional materials for a specific application such as phosphorescent organic light-emitting diodes (PhOLEDs). The second approach is more risky as it aims to develop new molecular fragments which may have one or several desired properties for a given application. In this thesis work, both approaches have been developed. On the one hand, we have developed host materials for PhOLEDs by adjusting their properties (first approach), and, on the other hand, we have been interested in a new generation of OSCs: molecular nanorings (second approach). In a first part, within the framework of developing new host matrices for simplified PhOLEDs so called single-layer, we will present a study of two families of SCOs based on a Donor-spiro-A-acceptor molecular design. This work has enabled to reach the, green and blue PhOLEDs displaying the highest overall performances ever reported in literature. In a second part, after a detailed bibliographical study on the synthesis and on the singular properties of nanorings, we will present our investigations in the field of nanorings. We report herein the synthesis and the study of two families of molecular nanorings constructed with carbazole units. This work allowed us to incorporate for the first time molecular nanorings in organic field-effect transistors in order to study their transport properties

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Regrettier, Thomas. « Modulateurs de lumière à commande optique composés d'une couche photovoltaïque organique ». Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD038.

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Résumé :

Les performances des modulateurs de lumières à commande optique (OASLMs) à base de cristaux liquides (CLs) dépendent fortement des propriétés de la couche photosensible. Afin de concilier transparence, résolution latérale et production à bas coûts, les semi-conducteurs organiques apparaissent comme des candidats idéaux. Nous avons choisi d'utiliser un mélange P3HT:PCBM comme couche photosensible. Nos résultats ont montré que les cristaux liquides se réorientaient en fonction de l'intensité lumineuse seule et sans tension appliquée. Des mesures complémentaires indiquent que l'effet photovoltaïque est à l'origine de ce phénomène. Ce type de dispositif nous permet de moduler spatialement l'orientation des CLs et démontre son potentiel dans des applications liées à l'holographie. Un second type de dispositif intégrant des couches d'interfaces de PEIE et de PEDOT:PSS nous permet de contrôler l'orientation des CLs et donne de nouvelles pistes permettant de fabriquer des OASLMs autonomes
The performances of liquid crystals (LCs) based optically addressed Spatial Light Modulators (OASLMs) strongly depends on the photosensitive layer properties. To accommodate device transparency, lateral resolution and low cost production, organic semiconductors appear as the ideal candidates. We chose to use a P3HT: PCBM blend as the photosensitive layer. Our results showed that the liquid crystals reorient according to the luminous intensity alone and without external power supply. Additional measurements indicate that the photovoltaic effect is at the origin of this phenomenon. This type of device allowed spatial modulation of the LCs orientation and demonstrates its potential in holographic applications. A second type of device integrating interfacial layers of PEIE and PEDOT: PSS allowed us to control the orientation of the LCs and gives promising routes towards the design of self-sustainable OASLMs

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Brouillac, Clément. « Systèmes π-conjugués donneur-accepteur : composés spiro et nano anneaux pour des diodes organiques électrophosphorescentes ». Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2023. http://www.theses.fr/2023URENS097.

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Résumé :

L’électronique organique (EO) s’articule autour de l’utilisation des semi-conducteurs organiques (SCOs). Les diodes organiques électroluminescentes (OLEDs) font partie des technologies électroniques les plus matures et sont déjà présentes dans nos smartphones, ordinateurs et téléviseurs. Durant cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés à l’élaboration de matrices hôtes pour la seconde génération d’OLEDs : les diodes organiques électrophosphorescentes (PhOLEDs). Deux design moléculaires différents ont été conçus avec deux objectifs différents. Le premier objectif consiste à développer de nouvelles matrices hôtes utilisant l’architecture Donneur-spiro-Accepteur pour des PhOLEDs monocouches, qui sont des dispositifs simplifiés utilisant seulement les électrodes et la couche émissive. Ces travaux ont conduit à la fabrication de PhOLEDs monocouches des trois couleurs présentes dans un pixel (rouge, vert et bleu), et des couleurs pour l’éclairage (jaune et blanc). Des records de performances ont été obtenus. Le deuxième objectif consiste à développer de nouveaux SCOs appelés nano-anneaux. Après un chapitre bibliographique analysant les performances des nano-anneaux en EO, nous présenterons une étude de structure/propriétés de nano-anneaux donneur-accepteur. Ces travaux, nous ont permis de mieux comprendre les propriétés singulières de ces composés cycliques à base de carbazoles, qui ont ensuite ont été incorporés dans des PhOLEDs multicouches pour évaluer leurs performances en tant que matrice hôtes. Ces travaux représentent les premiers exemples du domaine
Organic electronics (EO) is based on organic semiconductors (OSCs). Organic light-emitting diodes (OLEDs) are among the most mature EO technologies and are already present in our smartphones, computers and televisions. During this thesis, we were particularly interested in the development of host materials for the second generation of OLEDs: organic electrophosphorescent diodes (PhOLEDs). Two different molecular designs have been elaborated with two different objectives. The first objective was to develop new host materials using the Donor-spiro-Acceptor architecture for single-layer PhOLEDs, which are simplified devices using only the electrodes and the emissive layer. This work has enabled the fabrication of single-layer PhOLEDs in the three colours present in a pixel (red, green and blue) and in the colours used for lighting (yellow and white). Device performance records have been obtained. The second objective was to develop new SCOs, with a cylindric shape, called nanohoops. After a bibliographic chapter analysing the performance of nanohoops in EO, we present a structure/properties study of Donor-Acceptor nanohoops. This work enabled us to gain a better understanding of the unique properties of these carbazole-based nanohoops, which were then incorporated into multilayer PhOLEDs to measure their performances. This work provides the first exemples of the field

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Chaïeb, Abderrahmane. « Etude structurale par diffraction X et optique linéaire et non linéaire de composites à base de nanocristaux semi-conducteurs (CdSe, ZnSe) dispersés dans des matrices hôtes organique (PMMA) et minérale (KBr, KCl) ». Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00480577.

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Résumé :

Le présent travail a pour but l'élaboration ainsi que la caractérisation structurale et optique de matériaux composites à base de nanocristaux semi-conducteurs à grand gap dispersés dans des matrices optiquement transparentes dans le domaine UV Visible. La première partie du travail expose la problématique du sujet à étudier et met en évidence l'actualité du travail envisagé. Elle donne un aperçu sur les propriétés optiques des nanocomposites à base de semi conducteurs et fait apparaitre les raisons justifiant le choix des matériaux adoptés pour la fabrication des nanocomposites étudiés : CdSe/KBr, CdSe/KCl, CdSe/ PMMA et ZnSe/PMMA. Dans la deuxième partie, sont développées les méthodes d'élaboration des matériaux nanocomposites élaborés (méthode de Czochralski pour les monocristaux CdSe/KBr, CdSe/KCl et méthode du spin-coating pour les couches minces CdSe/PMMA, ZnSe/PMMA). Egalement sont décrites les différentes techniques utilisées pour leur caractérisation structurale et optique. La troisième partie comporte la discussion des résultats de la caractérisation structurale par la diffraction X, la spectroscopie IR, la spectroscopie Raman, la spectroscopie de masse (AFM) et la microscopie optique (MEB). Toutes ces techniques complémentaires confirment l'incorporation des cristallites de CdSe et de ZnSe dans les matrices hôtes KBr, KCl et PMMA. La quatrième partie présente les résultats de la caractérisation optique par l'absorption optique UV-Visible, la photoluminescence ainsi que la mesure de la réponse non linéaire du second et troisième des nanocomposites élaborés. Les résultats obtenus mettent en évidence l'effet d'un confinement quantique induit par la taille nanométrique des cristallites des semi-conducteurs CdSe et ZnSe et l'effet de surface dont l'action se manifeste par un shift des propriétés optiques linéaires et par une exaltation des propriétés optiques non linéaires.

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

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Résumé :

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

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Mazur, Leszek. « Etude des propriétés de transport de charges dans des semiconducteurs organiques auto-assemblés ». Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066388.

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Résumé :

Les travaux effectués dans le cadre de la thèse de doctorat, ont porté sur la mesure de la mobilité des porteurs de charge dans des semi-conducteurs organiques. La thèse de doctorat a été réalisée en "cotutelle" dans le cadre du programme franco-polonais entre le Département de Chimie de l'Université de Technologie de Wroclaw et les Laboratoire de Chimie des Polymères de l'Université Pierre et Marie Curie, Paris. Certains des résultats présentés ont été obtenus dans le cadre d'un stage scientifique dans la groupe du prof. Jeong Weon Wu à l'Ewha Womans University, Séoul, Corée du Sud. Cette thèse se compose de deux parties principales, une théoriques et expérimentales. Dans le premier, je décris matériaux semi-conducteurs organiques et les techniques de mesure, que je utilisé au cours de la thèse. La partie expérimentale est composé de cinq chapitres. En raison du fait que les molécules recherchées diffèrent fortement dans leurs structures et leurs propriétés, je décidai de présenter chaque chapitre dans la forme d'un article scientifique. La caractéristique commune de toutes les molécules étudiées est la possibilité de l'auto-organisation supramoléculaire dans les structures de cristaux liquides. Je étudié composés accepteurs-donneurs, qui peut être comprise comme matériaux de type p et n semi-conducteur. Au cours de ma thèse j'ai utilisé la technique de temps de vol et mesuré les caractéristiques courant-tension de transistor à effet de champ organique pour déterminer la mobilité des porteurs des charges dans semi-conducteurs organiques. Enfin, je payé beaucoup d'attention aux techniques spectroscopiques, y compris d'absorption femtoseconde résolue en temps
I have carried out my PhD Thesis within the framework of a Polish-French “cotutelle” program, between Chemistry Department of Wroclaw University of Technology and Laboratoire de Chimie des Polymères of Université Pierre et Marie Curie. The Polish advisor of this work was Prof. Marek Samoć and the French advisor was Prof. André Jean Attias. A part of results described in this Thesis was obtained during a research internship in a group of Prof. Jeong Weon Wu from Ewha Womans University in South Korea. This Thesis is composed of two main parts, a theoretical and experimental. In the former I describe organic semiconducting materials and the measurement techniques, which I utilized during the PhD work. The experimental part is composed of five chapters. Due to the fact that the investigated molecules differed strongly in their structures and properties, I decided to present every chapter within a form of a scientific article. The common feature of all explored molecules is the possibility of supramolecular self organization into liquid crystalline structures, and the opportunity of utilizing these materials in organic electronics and optoelectronics. Among these molecules, both oligomers and polymers can be distinguished. I studied also donor acceptor compounds, which in terms of organic electronics can be understood as materials with p and n type semiconducting character. During my PhD Thesis I used Time-of-Flight technique and measured current voltage characteristics of organic field effect transistor (OFET) to determine charge carriers mobility in organic semiconductor. Finally, I paid a lot of attention to the spectroscopic techniques, including fs transient absorption

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

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

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Berisha, Avni. « Electrogreffage et photogreffage de couches organiques sur des substrats conducteurs et semi-conducteurs ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00649488.

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Cette thèse décrit deux procédés différents pour le greffage du radical cyanométhyle (CH2CN), dérivé de l'acétonitrile sur des métaux et des semi-conducteurs. La première méthode est basée sur une réaction d'abstraction d'un atome d'hydrogène de l'acétonitrile par un radical aryle stériquement encombré. Dans la deuxième méthode, le même radical cyanométhyle est produit par irradiation dans l'UV lointain. Ce radical réagit avec la surface métallique pour former une liaison covalente, il est aussi responsable de la croissance d'une couche organique comportant des fonctions amines. Ce film fonctionalisé a été caractérisé par de nombreuses techniques (IRRAS, ellipsometrie, profilometrie, angle de contact, SEM, EDX, AFM et dérivatisation chimique). Dans le dernier chapitre l'adsorption d'un sel de diazonium sur la surface du fer préalablement à son greffage a été examinée. Les résultats indiquent l'absence d'une telle adsorption.

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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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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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Grolleau, Jérémie. « Synthèse de nouveaux semi-conducteurs organiques par arylation directe ». Thesis, Angers, 2016. http://www.theses.fr/2016ANGE0029/document.

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Les recherches sur le photovoltaïque organique depuis une dizaine d’année ont permis une constante progression de l’efficacité des cellules solaires. Plusieurs groupes de recherche ont amorcé une réflexion sur les procédés de synthèse qui permettraient de limiter les déchets. Ainsi le couplage par arylation directe qui évite l’utilisation de dérivés organométalliques a émergé comme alternative au couplage organométallique classique. Une première partie est consacrée à l’étude méthodologique du couplage par arylation directe de la triphénylamine avec des dérivés du thiophène-2- carboxaldéhyde substitués en C3 et C4 par des groupements électro-accepteurs et électro-donneurs. Ce motif de base permet l’accès à trois séries de petites molécules par simple condensation. Des cellules photovoltaïques atteignant des rendements de photo-conversion de 3% en cellules bicouches, ont été obtenues. Dans une deuxième partie, la polymérisation par arylation directe sur des monomères du thiophène substitué par des groupements nitriles comme accepteur et des groupements alcoxy ou thioalkyl comme donneur conduit en une seule étape à une nouvelle famille de polymères conjugués. Ces polymères ont été utilisés comme matériaux donneurs et accepteur dans des cellules. Enfin en dernière partie, un travail exploratoire sur les propriétés d’émission de dérivés du benzofurane a été entrepris. Des réactions de condensation de Knoevenagel ont été développées pour obtenir toute une série de dérivés contenant l’unité cyano-vinylbenzofurane. La plupart des composés présente une forte émission à l’état solide
Research on organic photovoltaics over a decade allowed a steadily increasing in the efficiency of solar cells. Several research groups have begun a reflection on the synthesis processes to limit wastes. Thus the direct arylation coupling which avoids the use of organometallic compounds, has emerged as an example of green reaction. The first part is devoted to the methodological study of direct arylation of bromotriphenylamine with thiophene-2-carboxaldehyde derivatives substituted in C3 and C4 by electron-withdrawing groups and electron-donor groups. This basic pattern allows access to three small molecules by condensation. Photovoltaic cells reaching photoconversion efficiencies of 3% were obtained. In the second part, the polymerization by direct arylation of sustituted thiophene monomers by nitrile groups as the acceptor and by alkoxy or thioalkyl as the donor led in one step to a novel family of conjugated polymers having donor and acceptor groups alternately. Solar cells were made with the polymers as donors or as acceptors materials. Finally, in the last part, exploratory work on the emission properties of benzofuran derivatives have been made. Knoevenagel condensations have been developed for a range of compounds containing the cyano-vinylbenzofuran unit. Most compounds have high emission in the solid state

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

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Résumé :

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

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Makoudi, Younes. « Etudes par microscopie STM de molécules organiques physisorbées sur semi-conducteurs ». Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00463079.

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Résumé :

L'élaboration d'auto-assemblages constitués par des molécules conjuguées, sur des surfaces semi-conductrices et stables à température ambiante, est l'un des défis majeurs qui doit être résolu pour permettre l'avènement de l'électronique moléculaire. Au cours de ma thèse, j'ai développé de nouveaux concepts permettant d'aboutir à ce type d'assemblage en évitant une trop forte interaction molécule/silicium. Pour cela, j'ai adopté trois stratégies distinctes en fonction de la dimensionnalité des édifices supramoléculaires recherchés : 1) minimiser l'interaction molécule/silicium en utilisant une surface de silicium très dopée en atomes de bore, 2) utiliser l'effet « template » d'une reconstruction 1D semi-métallique de l'interface SmSi pour créer et auto-aligner des molécules, 3) et protéger le squelette conjugué des molécules organiques et guider un assemblage bidimensionnel en utilisant des molécules zwitterioniques. Les images STM à très haute résolution sous ultravide et à température ambiante ont été obtenues. Tous les résultats expérimentaux sont confortés par des calculs de type « théorie de la fonctionnelle densité ».

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Makoudi, Younes. « Etude par microscope STM de molécules organiques physisorbées sur semi-conducteurs ». Besançon, 2009. http://www.theses.fr/2009BESA2020.

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Résumé :

L'élaboration d'auto-assemblages constitués par des molécules conjuguées, sur des surfaces semi-conductrices et stables à température ambiante, est l'un des défis majeurs qui doit être résolu pour permettre l'avènement de l'électronique moléculaire. Au cours de ma thèse, j'ai développé de nouveaux concepts permettant d'aboutir à ce type d'assemblage en évitant une trop forte interaction molécule/silicium. Pour cela, j'ai adopté trois stratégies distinctes en fonction de la dimensionnalité des édifices moléculaires recherchés: 1) minimiser l'interaction molécule/silicium en utilisant une surface de silicium très dopée en atomes de bore, 2) utiliser l'effet « template » d'une reconstruction 1 D semi-métallique de l'interface SmSi pour créer et auto-aligner des molécules, 3) et protéger le squelette conjugué des molécules organiques et guider un assemblage bidimensionnel en utilisant des molécules zwitterioniques. Les images STM à très haute résolution sous ultra-vide et à température ambiante ont été obtenues. Tous les résultats expérimentaux sont confortés par des calculs de type « Théorie de la Fonctionnelle Densité »
My project dealt with achievement and study of isolated molecules on boron silicon surface (OD system), molecular self-alignment on samarium/silicon interface (1D system) and 2 dimensionnel molecular self-assembly on Si(111)-7x7 and Si(111)-B surfaces (2D system). In order to circumvent the problem of traditional silicon surface reactivity with TT-conjugated molecules, we use the Si(111 )-B surface. This surface has the unique particularity to exhibit depopulated dangling bonds due to the presence 01 boron atoms under the top silicon layer. Consequently, TT-conjugated organic molecules can interact weakly with the pz depopulated dangling orbitals of the surface. To achieve self-alignment of organic molecules, we used an innovative concept based on the template effect of the pre-structured semi- conductive SmSi(111) interface. This substrate was selected because Sm deposition in the submonolayer range leads to a 8x2- reconstruction, which is a well-defined one-dimensional semi-metallic structure. Adsorption of aromatic molecules [1,4- di-(9- ethynyltriptycenyl)-benzene] on SmSi(111)-8x2leads to a good self-alignment of molecules along the [1-10] direction and the molecules are parallel to the atomic rows of the 1 D SmSi(111)- 8x2 structure. To create 2 dimensionnel molecular self-assemblies on silicon surface at room temperature,we proposed two new strategies: The first uses the zwitterionic molecules [4-methoXy-4'-(3-sulfonatopropyl)- stilbazolium ] and Si(111)- 7x7 surface. The second technique is based on the choice of the molecule/substrate system. We chose SiB surface in order to reduce molecules/substrate interaction and a highly polar molecule (4-aminobenzonitrile) to promote molecule/molecule interactions

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Ménard, Etienne. « Techniques d'impression et matériaux semi-conducteurs pour l'électronique plastique ». Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00351338.

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Cranney, Marion. « Activation électronique de la dynamique de molécules organiques individuelles sur des semi-conducteurs ». Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112007.

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Résumé :

Au cours de cette thèse effectuée au Laboratoire de PhotoPhysique Moléculaire à Orsay au sein de l’équipe ‘‘Nanosciences moléculaires’’, j’ai étudié l’activation électronique, à l’aide du STM, de la dynamique de molécules organiques individuelles adsorbées sur Si(100)-(2x1). Des dynamiques de plus en plus complexes ont été étudiées : le passage de la conformation faiblement chimisorbée à la conformation fortement chimisorbée dans le cas de la molécule de biphényle, la diffusion sur la surface de Si(100) dans le cas de la molécule de stilbène physisorbée et les changements de conformation dans le cas de la molécule d’hexaphényle. Ces résultats illustrent les différentes possibilités pour contrôler la dynamique moléculaire, selon la localisation de l’excitation électronique à l’intérieur de la molécule et selon la conformation d’adsorption de la molécule sur la surface. Cette thèse met aussi en évidence l’irruption de nouvelles problématiques liées à la taille croissante de la molécule. En effet, ces résultats montrent combien l’analyse de la dynamique d’une molécule de la taille de l’hexaphényle devient compliquée, du fait des nombreux endroits d’excitation possibles et des nombreux changements de conformations possibles. De plus, ces résultats posent aussi de nouvelles questions sur la délocalisation de l’énergie d’excitation à l’intérieur de la molécule aux différents stades du processus dynamique
The work presented in this thesis was carried out in the Molecular Nanoscience group in the Laboratory for Molecular Photophysics. During this thesis, I studied the electronic activation with the STM of the dynamics of individual organic molecules adsorbed on the Si(100)-2x1 surface. The molecular dynamics became progressively more complex as the size of the molecule increased: First, the change in adsorption of the biphenyl molecule from its weakly chemisorbed state to the strongly chemisorbed state. Second, the diffusion of the physisorbed stilben molecule. Third, the conformational changes induced in the hexaphenyl molecule. These results illustrate the different ways in which the molecular dynamics can be controlled depending on the localization of the electronic excitation inside the molecule and also the conformation of the molecule on the surface. This thesis also clearly demonstrates the new problems that arise due to the increasing size of the molecule. Indeed, these results show just how complicated a detailed analysis of the molecular dynamics becomes in the case of the hexaphenyl. This is due to the greater number of possible positions for the excitation combined with the different possible configurations. The results also raise new questions concerning the delocalization and propagation of the excitation within the molecule during the dynamic process

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

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

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Chapron, David. « Spectroscopie du transfert de charge photo-induit dans des semi-conducteurs organiques en solution ». Angers, 2006. http://www.theses.fr/2006ANGE0007.

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Le transfert de charge dans les semi-conducteurs organiques est à l'origine de propriétés électro-optiques remarquables. Les caractérisations spectroscopiques par une expérience pompe-sonde ont été réalisées pour deux systèmes donneur/accepteur en solution : MEH-PPV/PCBM dans l'o-dichlorobenzène et PTEBS/poly(MA-alt-VA)-C60 dans l'eau distillée. Pour ces deux composites un processus d'extinction de la fluorescence, attribué à un mécanisme de transfert de charge intermoléculaire, a été mis en évidence. Les spectres d'absorption photo-induite ont révélé les états triplets et les états polaroniques des donneurs. La distribution spatiale des charges par rapport à l'anisotropie d'excitation a été mesurée et les caractéristiques temporelles microsecondes des porteurs de charge ont été quantifiées. Certains facteurs limitant l'efficacité du transfert de charge ont été démontrés : la nature du solvant, l'effet de l'oxygène dissous et la ségrégation des phases donneur/accepteur
The performed semiconducting polymers properties are due to a charge transfer mechanism. A pump and probe experiment has been done to measure the photoinduced absorption spectrum to characterize two donor/acceptor systems : MEH-PPV/PCBM in 1,2-dichlorobenzene and PTEBS/poly(MA-alt-VA)-C60 in distilled water. First, the fluorescence quenching which characterizes an intramolecular charge transfer is measured. Then, the spectroscopic signatures and lifetimes of the triplet and polaronic states are reported and the spatial repartition of the excited states with the anisotropic excitation is highlighted. At last, the parameters which decrease the charge transfer efficiency are shown : the solvent dielectric constant, the effect of oxygen and the phase segregation between donor and acceptor

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Faurie, Alexandre. « Incorporation des principes de la chimie verte dans la synthèse de semi-conducteurs organiques ». Thesis, Angers, 2015. http://www.theses.fr/2015ANGE0020/document.

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Résumé :

Les travaux réalisés aux cours de cette thèse ont pour but de proposer une alternative verte à la synthèse de nouveaux systèmes conjugués linéaires pour des applications en électronique plastique. La première partie sera consacrée à l’élaboration de systèmes conjugués de type D-A par une combinaison de réactions vertes : substitution nucléophile aromatique et condensation de Knoevenagel réalisées,respectivement, dans l’eau et l’éthanol. De plus, une nouvelle méthodologie sera explorée pour rendre le couplage de Stille plus éco-compatible : l’utilisation de réactifs stannylés supportés sur liquide ionique ou billes de polymère. Par cette nouvelle approche, de nouvelles structures moléculaires ont été synthétisées et ont aussi montré leur efficacité comme matériau donneur pour cellules solaires organiques.La deuxième partie s’intéressera aux relations entre structure, organisation à l’état solide et luminescence des distyrylfuranes, lorsque les substituants aromatiques latéraux varient. Le coeur furane est produit à partir de la biomasse, et les substituants sont insérés par condensation de Knoevenagel. Une étude similaire sera mise en place pour deux dérivés de benzodifurane,qui seront en plus testés en tant que matériau donneur
This work stands for an alternative and green synthesis of new linear conjugated systems that will serve for applications in organic electronics.The first part is devoted to the design and synthesis of D-A-type conjugated systems by a combination of green reactions: nucleophilic aromatic substitution and Knoevenagel condensation, which are performed in water and ethanol, respectively. Also, a green methodology will be applied to the Stille cross-coupling by using ionic liquid, or polymer,-supported reagents. By this new approach, efficient donor materials for solar cells have been produced.The second part will focus on the relationships between the structure, the solid state organization and the luminescence of distyrylfurans with the variation of thearomatic substituants. The center of the molecule, a furan, is produced from biomass, and the aromatic substituants are incorporated by Knoevenagel condensation. A similar study will be performed on two benzodifuran derivatives, which will be also tested for solar cell applications

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Roquet, Sophie. « Semi-conducteurs organiques dérivés de systèmes conjugués bi et tridimensionnels : de la molécule au dispositif ». Angers, 2005. http://www.theses.fr/2006ANGE0045.

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Résumé :

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

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

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Résumé :

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

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Barbot, Anthony. « Dopage par co-sublimation de semi-conducteurs organiques pour la conversion en énergie : Applications aux cellules photovoltaïques ». Thesis, Limoges, 2014. http://www.theses.fr/2014LIMO0020/document.

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Résumé :

Malgré les avantages potentiels des dispositifs électroniques organiques tels que la flexibilité et des procédés de fabrication peu coûteux, ils nécessitent des améliorations en termes de performance et de durée de vie. Dans ce contexte, l’ingénierie des interfaces joue un rôle primordial et le dopage, qui permet le contrôle de la position du niveau de Fermi et qui a fortement contribué au succès des semi-conducteurs inorganiques, est une des techniques méritant d’être explorée.Ce travail décrit donc l’analyse du dopage de semi-conducteurs organiques déposés par co-sublimation sous vide en vue d’améliorer l’extraction et le transport de charges dans des dispositifs électroniques et plus particulièrement dans des cellules photovoltaïques organiques (OPV). L’évolution de la conductivité électrique, du coefficient Seebeck et de la morphologie est discutée pour des dopages de type p et de type n de différents matériaux avant d’être utilisés comme couches d’interface dans des cellules OPV. Dans la majorité des cas, l’utilisation de ces couches d’interface a permis l’amélioration du contact aux interfaces organique/électrode mais aussi une amélioration de la sélectivité des contacts diminuant ainsi les chutes de tension. Des rendements à l’état de l’art ont alors pu être obtenus en insérant certaines de ces couches dopées dans des cellules solaires à base de P3HT:PCBM.De plus, suite au récent intérêt de la communauté scientifique pour la thermoélectricité organique dont l’optimisation nécessite le contrôle du niveau de dopage, ces couches dopées ont également été considérées pour élaborer un prototype d’un dispositif thermoélectrique planaire
Despite the potential advantages of the organic electronic devices such as flexibility and inexpensive manufacturing processes, they require improvements in terms of performance and lifetime. In this context, engineering interfaces plays an important role and doping, which allows the controlled position of the Fermi level and which has significantly contributed to the success of inorganic semiconductors, is a technique deserving to be explored.This work therefore describes the analysis of doped organic semiconductors deposited by co-sublimation in vacuum to improve the charge extraction and transport in electronic devices and more particularly in organic photovoltaic cells (OPV). The change in electrical conductivity, Seebeck coefficient and morphology is discussed for both p and n-type doping of different materials, before being used as interface layers in OPV cells. In most cases, the introduction of these interface layers has improved contact at organic / electrode interfaces and has enhanced the selectivity of the contacts which has reduced the voltage drops. State-of-the-art efficiencies could then be obtained by inserting some of these doped layers in solar cells based on P3HT: PCBM.Moreover, following the recent interest of the scientific community for organic thermoelectricity whose optimization requires the control of the doping level, these doped layers were also studied and considered to develop a prototype of a planar thermoelectric device

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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 ». Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27896/27896.pdf.

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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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Résumé :

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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Bencheikh, Fatima. « Corrélation entre les propriétés optiques, la structure électronique et la morphologie des semi-conducteurs organiques pi-conjugués ». Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4362.

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Résumé :

Le développement de la technologie des cellules photovoltaïques organiques nécessite des compétences diverses liées à l’ingénierie moléculaire, à l’ingénierie des interfaces, au contrôle et à la caractérisation de la morphologie des films, à l’optimisation de la structure du dispositif et à la compréhension de la photo-physique des matériaux utilisés. Dans ce contexte, le travail présenté dans cette thèse contribue à la compréhension des propriétés photo-physiques des matériaux organiques π-conjugués et propose des outils de caractérisations optiques pour le suivi de la morphologie de ces matériaux. Dans un premier temps, une méthodologie rigoureuse de détermination des indices optiques des films organiques par ellipsométrie a été proposée. Les modèles utilisés en ellipsométrie ont ainsi été choisis en tenant compte des propriétés physiques des matériaux organiques π-conjugués ce qui a permis de remonter à la structure électronique de dérivés de fullèrenes (PC60BM et PC70BM). Dans un second temps, nous avons associé des données ellipsométriques à des mesures complémentaires d’absorbance et de photoluminescence dans le cas de deux copolymères (PTB7 et PTB7-Th) en films et en solutions afin d’isoler les interactions inter et intra-chaînes. Nous avons démontré que la photo-physique de ces copolymères diffère de celle du P3HT. Nous avons montré que même en solution dans le chlorobenzène, le PTB7 et le PTB7-Th s'agrègent fortement. Ces agrégats, de type H, se cassent plus facilement dans les solutions de chlorobenzène à base de PTB7-Th que dans celles à base de PTB7
The development of organic photovoltaic cell technology requires various skills related to the molecular engineering, interface engineering, controlling and characterizing the morphology of the films, device structure optimization and understanding of photophysics of the materials. In this context, the work presented in this thesis contributes to the understanding of the photophysical properties of π-conjugated organic materials and propose optical characterizations tools for probing the morphology of these materials. First, a rigorous methodology for determining refractive indices of organic films by ellipsometry has been proposed. The models used in ellipsometry have been chosen by taking into account the physical properties of π-conjugated organic materials which allow the determination of the electronic structure of fullerene derivatives (PC60BM and PC70BM). Secondly, we associated ellipsometric data to complementary measurements of absorbance and photoluminescence in the case of two copolymers (PTB7 and PTB7-Th) in films and solutions in order to isolate inter and intra-chain interactions. We have demonstrated that the photophysics of these copolymers differs from the P3HT. We have shown that even in solution in chlorobenzene, the PTB7 PTB7-Th aggregate strongly. These aggregates, H-type, break more easily in the chlorobenzene solutions based of PTB7-Th as in those based on PTB7

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RODUIT, PHILIPPE. « Etude electromagnetique des milieux dielectriques entre dix hertz et dix puissance douze hertz : application aux semi-conducteurs organiques ». Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066630.

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Nous developpons une technique de mesure large bande (10 hz - 40 ghz) des parties reelle et imaginaire de la permittivite complexe de materiaux isotropes et non-magnetiques. La methode exploite la discontinuite de l'ame centrale d'un conducteur coaxial. L'analyse electromagnetique de la structure (probleme direct) est effectuee pour l'ensemble des frequences de travail en tenant compte des dimensions geometriques de l'echantillon. Le calcul de la permittivite depuis la mesure du coefficient de reflexion (probleme inverse) est obtenu en resolvant le systeme d'equations donne par la methode du raccordement modal. Le protocole permet, avec un unique echantillon, la caracterisation jusqu'a 40 ghz a l'aide de la connectique apc 2. 4 millimetres. Nous presentons les resultats de l'etude de la dependance frequentielle de la permittivite et de la conductivite electrique d'echantillons de polyaniline protonee (emeraldine base synthetisee par voie chimique puis dopee). La mesure de la conductivite complexe du continu a 3 terahertz a ete obtenue a l'aide du protocole large bande et des mesures effectuees dans les domaines des longueurs d'ondes millimetriques et submillimetriques (recours aux lasers hcn et h#2o). La modelisation de la conductivite est interpretee en termes de relaxations intra-chaine et inter-chaines qui sont en accord avec les phenomenes de transport dans les milieux partiellement desordonnes

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Erades, Laurent. « Nanoparticules d'oxydes semi-conducteurs : synthèse, caractérisation et application à la détection sélective de gaz ». Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30031.

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Passard, Michelle. « Analyse et modelisation de l'action des gaz sur des semi-conducteurs organiques (phtalocyanines) pour l'application aux capteurs de gaz ». Clermont-Ferrand 2, 1995. http://www.theses.fr/1995CLF21721.

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Résumé :

Ce memoire porte sur l'etude des variations de la conductivite electrique de differents semi-conducteurs organiques de la famille des phtalocyanines sous l'action de gaz dopants. L'objectif de ces travaux est double: d'une part mieux comprendre les interactions entre ces materiaux et le gaz considere, d'autre part mettre au point un capteur de gaz integre dont l'element sensible serait une couche mince de phtalocyanine. Apres le rappel de la definition et des caracteristiques d'un capteur de gaz, les raisons qui conduisent a utiliser les semi-conducteurs organiques sont exposees. Puis sont presentes les dispositifs et methodes utilises pour mener a bien cette etude: substrats pour la mesure de la conductivite electrique des materiaux, micro-balance a quartz, systeme de tests aux gaz, spectroscopie d'absorption dans le visible. Les dopages sont realises a l'aide de gaz oxydants (dioxyde d'azote, brome) et reducteurs (monoxyde de carbone, ammoniac) dilues dans un gaz vecteur (azote ou air sec). Ensuite, sont decrites les diverses proprietes des phtalocyanines ainsi que les caracteristiques generales et structurales des composes utilises (polyfluorophtalocyanine d'aluminium, bisphtalocyanine de lutecium, phtalo-naphtalocyanine de lutecium). Les resultats des diverses experiences permettent de preciser un modele phenomenologique faisant intervenir deux principaux processus lors des dopages des phtalocyanines. Cette etude a permis de definir les caracteristiques chimiques, physiques et morphologiques que doit posseder la couche mince de phtalocyanine pour une utilisation comme materiau sensible dans une application capteur de gaz. Afin de resoudre le probleme de la non selectivite intrinseque des materiaux, il faut realiser un multicapteur constitue d'une membrane composite comportant des materiaux presentant des sensibilites differentes aux divers gaz a identifier. Un tel dispositif devra etre realise a l'aide des technologies de la microelectronique. Dans cette optique, des etudes de faisabilite de depot de couches minces de phtalocyanines sur des substrats microelectroniques furent realisees en s'assurant que les procedes de fabrication utilises ne modifient pas les proprietes des phtalocyanines vis a vis des gaz

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Borniol, Mervyn de. « Photosensibilisation d'oxydes semi-conducteurs par des dérivés organostanniques du pérylène -3,4-dicarboximideApplication à la conversion photovoltaïque ». Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13310.

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Résumé :

Le but de ce travail a été la réalisation de cellules photoélectrochimiques de type "Grätzel" à base de dioxyde d'étain photosensibilisé par des dérivés organostanniques du pérylène-3,4-decarboximide, réalisant la conversion photovoltaïque. Ces chromophores ont été obtenus par une synthèse convergente en plusieurs étapes, l'étape clef consistant en un couplage de type Stille entre un dérivé du pérylène et un oméga-iodoalkyl- ou 4-bromophenyl-tricyclohexylétain. Les études physico-chimiques réalisées en solution sur ces nouveaux colorants ont montré qu'ils possédaint les propriétés photochimiques et électrochimiques requises pour photosensibiliser des oxdes semi-conducteurs. Par ailleurs, des films nanoporeux et nanocristallins de dioxyde d'étain d'épaisseur contrôlée ont été élaborés sur substrats conducteurs par différentes techniques à partir de suspension colloïdales de nanaoparticules de SnO2, une étude approfondie de la texture, de la structure et de la morphologie de ces couches ayant permis de sélectionner celles les plus appropriées pour la conversion photovoltaïque. Ces dernières ont ensuite été modifiées chimiquement en surface par les chromophores synthétisés puis l'aptitude des cellules ainsi réalisées à convertir la lumière en électricité a été évaluée. Le meilleur système a permis d'atteindre des rendements de conversion énergétique de l'ordre de 0,3 %.

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Querner, Claudia. « Synthèse et caractérisation de matériaux hybrides organiques-inorganiques à base d'architecture π-conjuguées et de nanocristaux de semi-conducteurs II-VI ». Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://www.theses.fr/2005GRE10213.

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Ce travail de thèse porte sur la synthèse de matériaux hybrides organiques-inorganiques obtenus par greffage contrôlé d'oligomères ou de polymères conjugués, à base de thiophène ou d'aniline, sur la surface de nanocristaux de CdSe. La réaction de greffage est assurée par une fonction d'ancrage, de type carbodithioate, présente sur les ligands et ayant une grande affinité pour la surface des nanocristaux. On distingue deux méthodes de greffage : une voie directe par simple échange de ligands et une voie indirecte comprenant une étape de post-fonctionnalisation de nanocristaux enrobés par des ligands bi-fonctionnels. Cette dernière méthode est très générale et permet en outre de co-déposer un mélange nanocristaux/oligomère et d'effectuer la réaction de couplage en phase solide en chauffant. De manière générale, les propriétés électrochimiques des nanocristaux et des ligands greffés sont principalement conservées et les études spectroélectrochimiques démontrent que le mécanisme de dopage des ligands conjugués reste inchangé en présence du nanocristal. La position des niveaux énergétiques de l'hybride est telle qu'une séparation des charges est possible après une excitation, ce qui est confirmé par la diminution forte de la photoluminescence. Des études de photoluminescence résolue dans le temps montrent une corrélation directe entre la longueur de conjugaison des ligands et l'efficacité du transfert. Dans le cas du tétramère d'aniline, plus aucun signal n'est mesurable. Les premières mesures de photocourant sont prometteuses. Les matériaux développés, qui peuvent être préparés de manière contrôlée et variée, possèdent un potentiel d'application dans les cellules solaires
This work in devoted to the synthesis of organic-inorganic hybrid materials obtained by grafting of thiophene- or aniline-based oligo-/polymers on the surface of CdSe nanocrystals. The interaction between both components is assured by a carbodithioate anchor function on the organic ligands having a high affinity for the nancrystals' surface. There are two ways to perform the grafting : either by exchange of the nanocrystals' surface ligands with conjugated molecules, or by the post-functionalisation ofnanocrystals capped with bi-functionalligands containing the anchor group as weil as a reactive group, such as an aldehyde. The latter case is rather general and can be applied for a wide range of oligo-/polymers containing amine groups. Both components retain their electrochemical activity upon the grafting reaction. Spectroelectrochemical studies confirm that the doping of the conjugated capping molecules occurs via the same mechanisms as in the non-grafted molecules. The position of the energy levels of the ligands and the nanocrystals should allow a charge transfer upon photo-excitation, leading to an efficient quenching of the photoluminescence of the hybrid. Time-resolved PL measurements show a clear correlation between the conjugation length of the ligands and the transfer efficiency. Ln the case of aniline tetramer ligand no photoluminescence at ail is detectable indicating charge transfer on a timescale shorter than mesurable (5 ps). Therefore, the developed strategy for the grafting of polyconjugated molecules on the surface of semiconductor nanocrystals opens up the way to a new class of hybrid materials with a high potential for applications in solar cells

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Moreaud, Nathanae͏̈l. « Etude et caractérisations des : matériaux semi-conducteurs grand gap 3C-SiC/Si et hétérostructures GaAlN/GaN/GaAlN - matériaux hybrides monophase organiques-inorganiques ». Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20069.

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Résumé :

Ce travail de recherche s'articule autour de deux themes. Le premier porte sur l'etude de semi-conducteurs a large bande interdite. Les materiaux etudies sont le sic, le gan, le gaaln ainsi que des heterostructures gaaln/gan/gaaln. Le deuxieme porte sur des materiaux hybrides organiques-inorganiques. Les investigations menees sur les couches minces de carbure de silicium (polytype 3c) deposees sur substrats silicium par depot chimique en phase vapeur ont montre la qualite monocristalline des echantillons, ainsi que la faible densite de dislocations des couches tres peu contraintes. L'analyse par spectroscopie de photoluminescence des materiaux constituant les puits quantiques a mis en evidence l'excellente qualite des echantillons de gan et de gaaln elabores par mocvd sur substrat d'alumine. L'etude des proprietes optiques des heterostructures de gaaln/gan/gaaln a conduit a la verification de la presence de forts champs electriques dans les puits quantiques engendres par les effets de polarisation spontanee et piezoelectrique. Il a ete montre que ces phenomenes ont pour consequences de decaler vers le rouge la transition de luminescence correspondant aux puits quantiques pour les epaisseurs superieures a 40 angstroms. La derniere partie de ce travail porte sur les resultats collectes lors de l'etude de materiaux hybrides organiques-inorganiques. Le procede sol-gel permet l'obtention en une seule etape chimique, a temperature ambiante, d'un solide compose d'un ligand organique complexe a un ion lanthanide permettant ainsi, par transfert d'energie du ligand vers l'ion metallique, d'exalter les proprietes de luminescence de ces materiaux.

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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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Résumé :

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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Thèses sur le sujet « Semi-Conducteurs organique »

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