Academic literature on the topic 'Carbazate organique'

Poly[N-9′-hepta-decanyl-2,7-carbazole-alt-5-5-(4′,7′-di-2-thienyl-2′,1′,3′-benzothiadiazole)] (PCDTBT) is a stable semiconducting polymer with high rigidity in its molecular chains, which makes it difficult to organize into an ordered structure and affects the device performance. Here, a PCDTBT network consisting of aggregates and nanofibers in thin films was fabricated through the phase separation of mixed PCDTBT and polyethylene glycol (PEG). Using atomic force microscopy (AFM), the effect of the blending conditions (weight ratio, solution concentration, and molecular weight) and processing conditions (substrate temperature and solvent) on the resulting phase-separated morphologies of the blend films after a selective washing procedure was studied. It was found that the phase-separated structure’s transition from an island to a continuous structure occurred when the weight ratio of PCDTBT/PEG changed from 2:8 to 7:3. Increasing the solution concentration from 0.1 to 3.0 wt% led to an increase in both the height of the PCDTBT aggregate and the width of the nanofiber. When the molecular weight of the PEG was increased, the film exhibited a larger PCDTBT aggregate size. Meanwhile, denser nanofibers were found in films prepared using PCDTBT with higher molecular weight. Furthermore, the electrical characteristics of the PCDTBT network were measured using conductive AFM. Our findings suggest that phase separation plays an important role in improving the molecular chain diffusion rate and fabricating the PCDTBT network.

Le développement récent de deux nouvelles classes de matériaux, les 2,7-carbazoles et les indolo[3,2 b]carbazoles, a ouvert la porte à de multiples applications. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux polymères dérivés de ces structures pour une application dans le domaine des transistors organiques à effet de champ (TOEC) et des cellules photovoltaïques organiques (CPO). Les synthèses des premiers poly(indolo[3,2 b]carbazole)s ont permis de mieux comprendre les propriétés électroniques de cette classe de polymères. Des études électrochimiques ont permis de mieux comprendre le mécanisme de conduction des charges dans ces polymères. Par l’optimisation de la structure des monomères de 2,7 carbazole et d’indolo[3,2 b]carbazole, nous avons augmenté la solubilité et l’organisation structurale des polymères correspondants. L’optimisation des systèmes catalytiques de polymérisation nous a permis d’augmenter les masses molaires des polymères résultants. L’effet combiné de la masse molaire élevée et de l’organisation structurale a été étudié par TOEC. Dans une configuration optimale, une mobilité de 2.2 × 10-3 cm2.V-1.s-1 a été atteinte pour des poly(2,7-carbazole)s et de 2.3 × 10-2 cm2.V-1.s-1 pour des poly(indolo[3,2 b]carbazole)s. Ces résultats prometteurs ont mené au développement de polymères pour les CPOs. Les structures des monomères développées pour les TEOCs ont été reprises. Seul le 2,7 carbazole portant une chaîne latérale spécifique (9-heptadécanyle) même à des polymères intéressants en CPO. L’ajout d’unités pauvres en électrons par copolymérisation a permis de réduire la largeur de bandes interdite de différents polymères. On obtient ainsi d’excellents candidats couvrant une vaste partie du spectre solaire (650 – 1200 nm) pour une collecte idéale des photons. Par des calculs de chimie quantique (DFT), les meilleurs candidats ont été choisis en fonction de la position du niveau énergétique HOMO et LUMO idéale pour les CPOs. L’ajustement des niveaux énergétique favorise un transfert optimal d’électrons du polymère à l’ester méthylique de l’acide [6,6]-phényl C61 butyrique (PCBM). Cette étude a démontré l’importance de la solubilité, des masses molaires, de la morphologie, des prédictions théoriques et surtout de l’organisation structurale des polymères dérivés du poly(2,7-carbazole) pour obtenir d’excellentes performances (5.8 % AM 1.5G, 1000 W.m-2) en cellules photovoltaïques.
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Des derives phosphonoindoliques sont prepares par cyclisation d'arylhydrazones d'oxoalkylphosphonates selon fisher et par cyclodeshydratation d'arylamino-1 et arylamino-3 oxo-2 propylphosphonates selon bischler. Des indolyl-2 et indolyl-3 phosphonates, des indolylmethyl-2 et des indolylmethyl-3 phosphonates diversement substitues et leurs acides phosphoniques correspondants sont decrits. Toutes structures sont analysees par rmn **(1)h, **(31)p et 1**(3)c. L'analogue phosphore de l'intermediaire a aussi ete prepare. L'extention de la reaction de bischler aux aryloxycetones permet d'atteindre des benzofuryl-2 phosphonate et de benzofurylmethyl-3 phosphonates. Deux nouveaux reactifs sont utilises pour acceder aux arylaminocetones et aux aryloxycetones : les chloro-1 et chloro-3 methoxycarbonylhydrazono-2 propyl-phosphonates de diethyle, composes qui, traites en milieu basique, donnent des azoenes qui additionnent les anilines et les phenols. Ces azoenes additionnent aussi les carbanions, notamment les carbanions derives de cetones pour conduire, apres hydrolyse soit a des derives du pyrrole, soit a des dioxy-2, -5-alkylphosphonates precurseurs de cyclopentenones selon wittig-horner

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

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

Le principal objectif de ce travail de thèse était d'imaginer, de synthétiser et de caractériser de nouveaux chromophores "push-pull" pour finalement évaluer leurs propriétés photovoltaïques en cellules solaires à colorant. Deux approches distinctes ont été développées : i) la première consiste en l'élaboration de chromophores tout-organiques de type " push-pull " basés sur un motif électro-donneur carbazole à potentiel d'oxydation élevé. Ces nouveaux colorants ont été conçus dans le but d'être utilisés avec des électrolytes à potentiel standard supérieur à celui du couple rédox I-/I3- ; ii) la seconde approche est basée sur un nouveau concept de chromophores organométalliques de type ruthénium-acétylure. Ces chromophores ont été développés dans le but de combiner à la fois les propriétés avantageuses d'une structure de type " push-pull " et les transferts de charges (MLCT) impliquant le motif [Ru(dppe)2], également connu pour constituer un excellent relai électronique.

Le travail developpee dans ce memoire se propose de realiser une diode electroluminescente organique a base de carbazole electropolymerise et d'etudier ces caracteristiques electro-optiques. Les echantillons sont realises par electropolymerisation en milieu acide. L'etude de la morphologie des couches obtenues montre que le protocole utilise modifie l'homogeneite de surface. Deux mecanismes de depot sont identifies : l'adsorption et la diffusion. Pour optimiser la qualite de la couche en vue de l'elaboration d'une diode electroluminescente, le deuxieme doit etre limite. Des mesures structurales complementaires montrent que le materiau est le 3,3-tetracarbazole (4cz). Cette couche contient des traces d'acide perchlorique. La reponse en courant d'une structure metal/4cz/metal a des balayages en tension n'est pas continue et presente un pic localise. De plus, cet echantillon n'emet pas de lumiere. Une etude plus approfondie montre qu'il existe deux mecanismes de conduction : une polarisation ionique dans le volume et un phenomene d'injection de trou. Le premier phenomene se produit en champ faible : l'acide perchlorique se dissocie, tout d'abord, en h + + clo 4. Les ions h +, plus mobile que les autres, se deplacent alors avec le champ electrique applique par un phenomene de type poole-frenkel jusqu'a la cathode ou ils s'accumulent. Ils se comportent alors comme des pieges a excitons. Le second phenomene qui se produit sous des champs eleves est similaire a une injection de type schottky. Pour eviter le phenomene de polarisation, les couches de 4cz sont traitees. Dans une structure metal/4cz traite/metal, seul le phenomene d'injection de trou apparait. Cependant, de part la mobilite des porteurs dans ce type de materiau, il n'y a toujours pas d'electroluminescence. Pour l'observer, cette couche est associee a une couche de transport d'electrons. L'heterojonction ainsi realisee permet d'observer une lumiere sous un champ de l'ordre de 10 mv. M 1.

Dans cette thèse sont développées les synthèses et caractérisations de nouveaux polymères conjugués pour des applications dans l’électronique organique. Ces polymères ont été synthétisés via des réactions de polymérisation sans utilisation de métaux de transition. Des polyazomethines à base de carbazole ont ainsi été synthétisés par polycondensation entre des carbazole portant des fonctions amine et aldéhyde en positions 2,7 et 3,6. Leurs propriétés optiques et électroniques ont été étudiées en fonction de la position des fonctions imines ainsi formées. Un comonomère de type EDOT a ensuite été intégré dans le polymère et l’impact de ce comonomère sur les propriétés du copolymère ainsi formé a été étudié.Des polymères à base d’acide squarique et croconique ont ensuite été synthétisés. En faisant varierles conditions de synthèse, les propriétés optoélectroniques ont pu être contrôlées, permettant d’obtenir des composés présentant une émission blanche, qui ont ensuite été intégrés en tant que couche active dans des dispositifs de type OLED.Enfin, des polymères plus originaux ont été étudiés, utilisant des réactions de polymérisation originale, permettant par exemple la formation de benzobisthiazole in situ. D’autres polymères ont été synthétisés en intégrant dans leur chaine des monomères originaux, comme la tetrazine ou la divanilline. Les propriétés optoélectroniques de ces composés ont ensuite été étudiées en vue deleur éventuelle intégration dans des dispositifs
In this work, synthesis and characterizations of new conjugated polymers are described.These polymers, developed for their integration into devices, have been synthesized via transitionmetalfree polymerizations. Carbazole based polyazomethines have been synthesized via polycondensation reactions between di-substituted carbazoles, bearing amino and formyl functionsin positions 3,6 or 2,7. Optical and electronical properties of such polymers have been studieddepending of the linkage position. A comonomer EDOT has then been integrated into the polymer chain, and impact of such insertion has been studied. Squaric and croconic acid base polymers have also been synthesized. By varying polymerization conditions, optoelectronic properties have been tuned, leading to the formation of polymers exhibiting a white emission. These polymers have then been integrated into OLED, as the active layer. Finally, more original polymers have been synthesized, using more original reactions or monomers such as by forming in situ benzobisthiazole. Other polymers integrating more originals monomers, such a tetrazine or divanillin, have been synthesized. Optoelectronic properties of such materials have been studied for the purpose of their integration into devices