Dissertations / Theses: 'Matériaux électroluminescents'

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Habrard, Florian. "Élaboration de dispositifs et matériaux mixtes à base de polymères conjugués électroluminescents." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130247.

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Abstract:

Le sujet de cette thèse se situe dans le contexte de l'électronique organique à base de polymères conjugués. Nous avons choisi la famille des polyfluorènes principalement en raison de leur émission dans le bleu, leur bon rendement quantique ainsi que pour la facilité avec laquelle on peut modifier leurs propriétés en greffant différents groupements fonctionnels sur la structure de base du fluorène. L'originalité des recherches effectuées au laboratoire concerne la structure des dispositifs électroluminescents (cellules électrochimiques électroluminescentes ou OLEC) que nous réalisons. Leur principe de fonctionnement repose sur l'utilisation de liquides ioniques ajoutés directement au polymère conjugué sans l'intervention d'un polymère conducteur ionique. Le travail réalisé au cours de cette thèse a principalement consisté à tenter d'améliorer les performances du polyfluorène par l'utilisation de groupements fonctionnels permettant d'augmenter la compatibilité polymère / liquide ionique. Dans cette optique, nous avons mis en œuvre l'utilisation d'un outil de caractérisation particulièrement adapté à nos échantillons : la microscopie à force atomique en mode EFM ou KFM. Cela nous a permis de visualiser précisément la séparation de phase entre le polymère et le liquide ionique. Nous avons ainsi pu montrer que le courant dans un dispositif était grossièrement proportionnel à l'interface polymère / liquide ionique. Nous avons alors proposé une hypothèse expliquant le mode de vieillissement des OLEC. L'amélioration du mélange, c'est-à-dire la maximisation de l'interface polymère / liquide ionique devrait ainsi permettre d'améliorer la durée de vie des dispositifs. L'utilisation de groupements PEO et cyano greffés sur le polyfluorène semble une voie à explorer. Enfin, nous avons décrit le comportement particulier du mélange polyfluorène cyano – THA-TFSI dont la morphologie évolue suivant les conditions de température et de pression.

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Seghier, Djelloul. "Etude des propriétés optiques et électriques des matériaux semiconducteurs III-V dopés aux ions Terres Rares en vue de la réalisation de dispositifs électroluminescents." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0040.

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Abstract:

Dans ce travail, nous présentons les résultats des études de spectroscopie optique et électrique réalisées sur les semi conducteurs III-V (InP, GaAlAs) dopés aux ions Terre rares (Yb, Er, Eu…). Le but de ce travail est l’étude de la faisabilité de nouveaux composants électroluminescents réalisés à base de ces matériaux. Sur InP dopé Yb, nous avons montré pas spectroscopie d’admittance que l'ion Yb3+ se comporte comme une impureté isovalants capable de piéger à la fois les électrons et les trous. Cette caractéristique électrique est exploitée pour discuter les propriétés optiques de l'ion Yb3+. Dans de carde, nous proposons un modèle pour l'excitation et la désexcitation de la luminescence intrinsèque de la Terre rare. Ce modèle est utilisé pour interpréter les résultats obtenus sur les matériaux GaAs et GaAlAs dopés Er. A l'aide de cette analyse, nous avons pu monter dans le cas du matériau GaAlAs,Er que la section efficace d'émission stimulé que nous avons mesuée (10-19cm2) est bie trop faible pour envisager des applications laser. En ce qui concerne les applications diode électroluminescente, les mécanismes de perte non radiatives de type Auger que nous avons mis en évidence par des techniques optiques réduisent considérablement le rendement quantique de ces dispositifs. A la lumière de ces résultats, nous discutons le potentialités de ces matériaux
In this work we resent the results obtained from opt ical and electrical spectroscopy studies realized on III-V semiconductors (InP, GaAs, GaAlAs) doped with Rare Earth ions (Yb, Er, Eu. . . ) The aim is to study the feasibility of new electroluminescent devices based on the se waterials In the case of Yb doped InP, we have shown that Yb ion acts as an isovalent impurity which can trap simultaneously electrons and holes. This electrical dehaviour is used to explain the optical proerties of the ion. Accordingly, we propose a general model for the excitation and the desexcitation of the Rare Earth on ion luminescence. This model is also used to explain the results obtained from Er doped GaAs and GaAlAs materials. We have shown in the case of GaAlAs:Er that the stimulated emission cross section we have measured (10-19 cm²) is too low for laser application. Concerning Light electroluminescence Diode (DEL) the Auger non radiative lasses that we have observed by methods reduce considerably by the quantum efficiency of such devices. According these results, we discuss the potentialities of these materials

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Antony, Rémi. "Réalisation et caractérisations optoélectroniques de diodes électroluminescentes à base de polymères électroactifs et de matériaux moléculaires déposés avec l'assistance d'un faisceau d'ions." Limoges, 1998. http://www.theses.fr/1998LIMO0014.

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Abstract:

Cette etude presente la realisation de structures electroluminescentes dont le materiau emetteur est un film organique. Deux types de materiaux sont utilises : le poly(3-octylthiophene) ou p3ot (emission de couleur rouge-orange) qui est un polymere conjugue et le 8-tris hydroxyquinoline aluminium ou alq3 (emission de couleur verte) qui est un materiau organique a faible poids moleculaire. Les structures sont elaborees selon un schema classique avec le film organique depose entre une anode en ito (oxyde d'indium et d'etain) et une cathode en calcium ou en aluminium. Pour chacune des structures, des mesures de spectroscopie d'emission, d'intensite, de luminance et de rendement quantique interne en fonction de la tension appliquee sont effectuees. Nos premieres structures monocouches avec ces deux materiaux ont des rendements quantiques relativement faibles. Apres l'etude de differentes configurations (structures multicouches) utilisees couramment pour ameliorer cette caracteristique optoelectronique, une technique utilisee jusqu'ici avec des materiaux inorganiques, est testee avec succes sur nos diodes a base d'alq3 : le depot assiste par faisceau d'ions (ibad). Cette methode consiste a assister le depot du materiau luminescent avec un faisceau d'ions qui va induire des modifications structurales de la couche deposee (augmentation de la densite, de la resistivite,). Les ions utilises dans cette etude sont l'helium, l'argon et l'iode. L'ensemble des positions de la zone assistee et les differents parametres du faisceau d'ions sont optimises. Une zone assistee proche du substrat d'ito, une energie des ions (he#+) de 100 ev, une densite du courant d'ions de 100 na/cm#2 et une duree de l'assistance de 120 s nous permet de multiplier le rendement quantique de nos structures par un facteur 10.

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Cueff, Sébastien. "Transfert d’énergie entre nanoclusters de Silicum et Erbium dans des matrices oxydes et nitrures de Si : applications à des diodes électroluminescentes." Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2039.

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Abstract:

Ce travail de thèse est basé sur l’analyse et l’optimisation d’un matériau alternatif aux interconnexions métalliques des circuits intégrés. Ce matériau est une matrice de SiO2 contenant des nanoclusters de silicium (nc-Si) et des ions erbium (Er3+). Grâce à un transfert d’énergie entre nc-Si et Er3+, la forte absorption des nc-Si dans la gamme du visible permet l’excitation indirecte des ions Er3+ qui émettent ensuite à 1,5 µm. L’objectif est d’optimiser les propriétés d’émission de l’erbium à 1,5 µm, et pour ce faire de maximiser le transfert entre nc-Si et Er3+. Dans un premier temps les travaux sont axés sur les traitements thermiques pendant et après le dépôt. Ensuite, nous analysons l’effet de l’épaisseur de la couche mince sur les propriétés optiques du matériau et nous montrons que les couches très minces (< 150 nm) présentent un manque de sensibilisateurs qui réduit le nombre d’erbium excités. Nous démontrons alors que ce problème peut être résolu en augmentant la concentration en silicium, augmentant ainsi le nombre de sensibilisateurs au sein des couches les plus minces. Il est ensuite montré que les ions Er3+ bénéficient d’une excitation multi-niveaux par les sensibilisateurs nc-Si. Une deuxième partie du travail de thèse consiste à réaliser des diodes électroluminescentes (DELs) et à en optimiser l’émission à 1,5 µm. Nous montrons qu’épaisseur et excès de silicium doivent êtres choisi conjointement pour l’optimisation des propriétés optiques et électriques des DELs. Une dernière partie montre que les propriétés des DELs peuvent êtres améliorés par l’utilisation de matrices hôtes oxynitrures et nitrures pour les nc-Si et Er3+
This work is based on the analysis and optimization of an alternative material to replace metallic interconnections of integrated circuits. This material is an SiO2 matrix containing Silicon-nanoclusters (Si-nc) and Erbium ions (Er3+). Thanks to an energy transfer between Si-nc and Er3+, the strong absorption of Si-nc in the visible range results in the indirect excitation of Er3+ ions that thus emit at 1. 5 µm. The goal is to optimize the emission properties of Er3+ at 1. 5 µm, and for that, to maximize the energy transfer between Si-nc and Er3+. First, the work is directed on thermal treatments during and after the deposition. Then, we analyze the influence of the film thickness on the material’s optical properties and we show that thinnest films (< 150 nm) contain a low number of that reduces the number of excited erbium. We demonstrate that this problem can be overcome by increasing the silicon concentration, hence raising the number of sensitizers for Er3+. It is also shown that Er3+ ions benefit from a multilevel excitation by Si-nc sensitizers. A second part of the work consists in the realization of light-emitting diodes (LEDs) and to optimize their emission at 1. 5 µm. We show that thickness and silicon excess must be chosen concomitantly to optimize optical and electrical properties of LEDs. In a last part we show that LEDs’ properties can be enhanced using nitrogen-based matrices like oxynitrides or nitrides as hosts for Er3+

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Bejbouji, Habiba. "Optimisation des matériaux d'électrodes dans les diodes électroluminescentes et les cellules solaires organiques." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01005217.

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Abstract:

Ce travail porte dans un premier temps sur l optimisation du matériau constituant la couche d injection des trous dans les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) et les cellules solaires organiques (OPVCs). Les Polyanilines (PANIs) utilisées dans ce travail sont dispersées dans différents solvants organiques ou dans l'eau. L effet de l épaisseur, de la morphologie et de la conductivité des films de PANI sur l efficacité des cellules solaires a été étudié. Les résultats montrent que la conductivité et l épaisseur des films de PANI affectent énormément l efficacité des dispositifs OLEDs ou OPVCs. Le dopant et le solvant utilisés dans la synthèse de la dispersion de PANI jouent aussi un rôle important. Dans un second temps, différentes PANIs ainsi que des latex de PEDOT et des nanotubes de carbone ont été utilisés seuls en tant qu'électrode dans le but d'accéder à des dispositifs "tout polymère". L influence du pH, de la conductivité, du travail de sortie, la nature du dopant et du solvant sur les propriétés de l injection de charge ont été analysés.

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Barbet, Adrien. "Pompage par LED de matériaux laser émettant dans le visible ou l'infrarouge proche." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLO020/document.

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Abstract:

Depuis le début des années 2000, les performances des diodes électroluminescentes (LED) ne cessent de s’améliorer alors que leur prix connait une diminution spectaculaire grâce à une production à grande échelle liée au marché de l'éclairage. Ainsi, les LED deviennent une source de lumière intéressante pour le pompage de lasers solides, intermédiaire entre les lampes flash et les diodes laser. C’est pourquoi, nous proposons dans cette thèse, de revisiter le pompage laser par LED, 40 ans après la première démonstration. Nous avons démontré le premier système laser Nd:YVO4 pompé directement par LED. La brillance des LEDs limitant fortement les performances, nous nous sommes intéressé au concept de concentrateur luminescent (en Ce:YAG) pompé par LED. Nous avons ainsi développé une nouvelle source d’éclairage haute brillance, améliorant les performances des LEDs d’un facteur 20 pour aboutir à des éclairements comparables à ceux des diodes laser (de l’ordre de plusieurs kW/cm²). Le pompage laser par cette nouvelle source de pompage a été validé pour la première fois sur les cristaux laser de Nd:YVO4 (3 mJ obtenus avec un profil monomode et 6 mJ en multimode) ainsi que sur des cristaux de Nd:YAG. Dans ce dernier cas, un déclenchement passif à l’aide d’absorbants saturables a permis d'obtenir ainsi des performances encore jamais atteintes pour un laser pompé par LED. Ainsi, les concentrateurs pompés par LED ouvrent de nouvelles possibilités pour le pompage de matériaux laser nécessitant de forte brillance de pompage. Les premiers essais sur le saphir dopé au titane montrent qu'il est possible d'obtenir du gain sur ce matériau en pompage par LED
Since the early 2000s, the lighting market is constantly growing up, pulling the Light-Emitting Diodes (LED) performance forward and pushing their cost down. LED is becoming an interesting source of light for laser pumping, between flashlamp and laser diodes. Thus, 40 years after the first demonstration, we suggest to revisit laser LED pumping. In this work, we demonstrated for the first time a Nd:YVO4 laser directly LED-pumped. LED radiance being limited, we took interest in LED-pumped luminescent concentrators. By developing Ce:YAG concentrator, we were able to overcome the LEDs irradiance by a factor of 20, leading to output irradiances similar to the laser diode ones (of the order of multi-kW/cm²). We validated the concept by pumping for the first time a Nd:YVO4 crystal and a Nd:YAG crystal with luminescent concentrators. Output energies of several mJ were obtained. In addition, we succeeded to get a passively Q-switched regime for the Nd:YAG laser by using saturable absorbers leading to unpreceded performance for a LED-pumped laser. Finally, LED-pumped concentrators pave the way for new possibilities for high-radiance source pumped media. Our first tests on titanium doped sapphire show that a laser gain with a LED pumping is achievable

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

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Abstract:

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

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Bejbouji, Habiba. "Optimisation des matériaux des électrodes dans les diodes électroluminescentes organiques et les cellules solaires organiques." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13897/document.

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Abstract:

Ce travail porte dans un premier temps sur l’optimisation du matériau constituant la couche d’injection des trous dans les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) et les cellules solaires organiques (OPVCs). Les Polyanilines (PANIs) utilisées dans ce travail sont dispersées dans différents solvants organiques ou dans l'eau. L’effet de l’épaisseur, de la morphologie et de la conductivité des films de PANI sur l’efficacité des cellules solaires a été étudié. Les résultats montrent que la conductivité et l’épaisseur des films de PANI affectent énormément l’efficacité des dispositifs OLEDs ou OPVCs. Le dopant et le solvant utilisés dans la synthèse de la dispersion de PANI jouent aussi un rôle important. Dans un second temps, différentes PANIs ainsi que des latex de PEDOT et des nanotubes de carbone ont été utilisés seuls en tant qu'électrode dans le but d'accéder à des dispositifs "tout polymère". L’influence du pH, de la conductivité, du travail de sortie, la nature du dopant et du solvant sur les propriétés de l’injection de charge ont été analysés
The optimization of hole injection materials in organic light emitting diodes (OLEDs) and organic photovoltaic cells (OPVCs) is reported. Water and organic solvent-based PANIs were used. We have studied the influence of the thickness, the morphology and the conductivity of PANI films in (OPVCs) performances. The results show that the conductivity and the thickness of the PANI film greatly affect (OLED) and (OPVCs) effectiveness. The dopant and the solvent used in the synthesis of PANI dispersion also play an important role. PANI and PEDOT dispersions as well as carbon nanotube were also used as electrodes without ITO. The effect of pH, conductivity, the work function, the nature of the dopant and the solvent in the injection property were analyzed

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Romain, Maxime. "Nouveaux matériaux hôtes pour les dopants phosphorescents bleus : vers de nouvelles diodes électrophosphorescentes bleues hautes performances." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S116/document.

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Abstract:

Les diodes organiques électroluminescentes (OLEDs) représentent une évolution de la technologie des diodes électroluminescentes (LED) dans lesquelles l'émission de couleur provient de molécules organiques. Ce travail porte sur la synthèse et l'étude de nouvelles molécules dans le but de leur utilisation (i) comme couche active dans les OLED fluorescentes ou (ii) comme matériau hôte dans les OLEDs phosphorescentes (PhOLEDs). Tout d'abord, une introduction à ce domaine important de l'électronique organique est présentée et suivie de la synthèse de nouveaux semi-conducteurs organiques dérivés d'oligophénylènes d'architecture 3π-2spiro ou 2π-1spiro. L'analyse détaillée de leurs propriétés physico-chimiques est ensuite présentée. Les performances des OLEDs et/ou PhOLEDs bleues utilisant ces nouvelles matrices sont alors décrites et montrent l'intérêt des designs choisis pour les molécules
Organic light emitting diodes (OLEDs) represent an evolution of the light emitting diode (LED) technology in which light is emitted from an organic molecule. This work is focused on the synthesis and the study of new molecules, which will be used (i) as emissive layer in fluorescent OLEDs, or (ii) as host material in phosphorescent OLED (PhOLED). First of all an introduction of the important field of organic electronics is presented, followed by the presentation of the synthesis of new organic semi-conductors (3π-2spiro or 2π-1spiro hydrocarbons). A detailed analysis of their properties was performed and after incorporation in the devices, the performances of blue OLEDs and PhOLEDs are compared. The performances recorded attests that this molecular design is of great interest

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Lee, Chih-Wen. "Étude des propriétés optiques et électriques des nanocomposites polymères pour les diodes électroluminescentes organiques." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2019.

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Abstract:

Dans ce travail, les nanomatériaux hybrides ont été étudiés en vue de leur utilisation dans les diodes électroluminescents organiques pour améliorer les performances en terme de stabilité et rendement. Les processus physiques engendrés par l’incorporation de la composante inorganiques dans une matrice polymères ont été examinés. Dans un premier temps, des composites obtenus en ajoutant des nanocristaux de CdSe(ZnS) aux polymères dérivés de poly(phénylène-vinylène) (PPV) ont été étudiés. Les mesures de luminance et rendement dans les diodes les utilisant, ont montré que les composites sont supérieurs aux polymères en performance. Ensuite, le rôle des nanocristaux dans les mécanismes de transport a été étudié par les mesures de pièges. Pour cette étude, le poly[2-méthoxy-5(2’-éthylhéxyloxy)-1,4-phénylène vinylène](MEH-PPV) a été choisi pour faciliter les comparaisons, et les composites sont MEH-PPV+ CdSe(ZnS). Il a été montré que l’amélioration des performances des diodes est en partie, liée à une diminution de la densité des pièges, causée par l’ajout des nanocristaux au polymère. Finalement, pour approfondir le mécanisme de formation des défauts, les mesures de pièges ont été effectuées dans les co-polymères dopés avec des complexes phosphorescents. Il a été montré que l’incorporation des complexes au polymère supprime certains pièges tout en créant d’autres. Dans tous les systèmes étudiés, les performances des diodes utilisant les nanocomposites sont meilleures que celles utilisant le polymère seul. Le dopage semble modifier le transport électrique dans le matériau actif par la réduction de la densité des pièges
Hybrid nanocomposites have been investigated in this research work in order to examine the possibility to enhance the performance of organic devices in stability and in efficiency and to understand the physical processes induced by the inorganic part in the polymer matrix. The first realization was carried out with composites made of phenylenevinylene (PPV) derivatives and CdSe(ZnS) core/ shell nanocrystals. It was demonstrated that the brightness and yield of devices using the nanocomposites were strongly increased as compared to those obtained in devices using the polymer alone. Next, the role of the nanocrystals was studied by performing the measurements of trap states introduced in composite films. To easily compare the results with those reported in the literature, the polymer used here was poly[2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene](MEH-PPV) and the studied composite was (MEH-PPV+ CdSe(ZnS)). It was found that the enhancement of the performance of devices using the composites is in part, associated to the decrease in the trap density of the polymer. Finally, investigations of trap formation in composites were extended to polymer systems composed of 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl)-(1,3,4-oxadiazole) (PBD) and poly (9-vinylcarbazole) (PVK) and containing phosphorescent-metal complex. It was demonstrated that incorporation of complex caused the suppression of existing defects in the polymer blend and introduced new traps. In all systems investigated, the devices using nanocomposites showed significant improvement of their electroluminescent performance. The doping seems to affect the transport process by reducing the trap density of the polymer

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Thiery, Sébastien. "Design de matériaux hôtes à haut état triplet pour des applications dans des diodes organiques électrophosphorescentes." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S071/document.

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Abstract:

Les diodes organiques électroluminescentes (OLEDs), dans lesquelles l’émission de couleur provient de la fluorescence de molécules organiques, représentent une évolution de la technologie des diodes électroluminescentes (LED) classiques. Les OLEDs phosphorescentes (PhOLEDs) permettre d’atteindre des rendements plus élevée que les OLEDs, en utilisant comme couche émissive un couple « matériau organique/dopant phosphorescent ». Ce travail porte sur la synthèse et l'étude de nouvelles molécules à haut état triplet, pour des applications comme matrices hôtes dans des PhOLEDs bleues. Après une introduction à ce domaine novateur, la synthèse de nouveaux semi-conducteurs organiques dérivés de l’architecture 2π-1spiro et l’analyse détaillée des propriétés physico-chimiques sont présentées. Les performances de PhOLEDs bleues utilisant ces nouvelles matrices sont alors décrites et montrent l’intérêt du design de ces nouvelles molécules hôtes
Organic light emitting diodes (OLEDs) in which light is emitted from fluorescence pathway of an organic molecule, represent an evolution of the light emitting diode (LED) technology. Phosphorescent OLEDs (PhOLEDs) which combine in the emitting layer an “organic host doped with a guest phosphor”, may reach theoretically higher performances than OLEDs. This work is focused on the synthesis and the study of new organic compounds with high triplet state energy, which will be used as host material in blue PhOLEDs. After an introduction of this important field of organic electronics, the synthesis of new organic semi-conductors based on the 2π-1spiro architecture and the detailed analysis of their physicochemical properties through a structure/properties relationship study are presented. The performances of blue PhOLEDs using these matrices are then described and show the great interest of the new host designs

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Fave, Claire. "Les phospholes : nouveaux synthons pour l'élaboration de matériaux pour l'opto-électronique." Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2003REN10163.

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Abstract:

Des chromophores incorporant des cycles phospholes ont été préparés, et leurs propriétés physico-chimiques étudiées en fonction des substituants portés par l'atome de phosphore ou le cycle phosphole. Le premier chapitre de ce manuscrit décrit la synthèse de différents 2,5-di(aryl)phospholes et montre le potentiel de ces chromophores comme matériaux dans le domaine des diodes électroluminescentes. La deuxième partie présente la synthèse par voie chimique et électrochimique ainsi que la caractérisation (RMN solide et MEB) de co-oligomères et polymères phospholes/thiophènes à faible écart HO-BV. Les deux derniers chapitres montrent tout l'intérêt que présentent les 2-(pyridyl)phospholes dans le domaine de l'ingénierie moléculaire. La coordination stéréosélective de ces ligands à des métaux d8 plan carré (Pd ou Pt) conduit à l'obtention de systèmes multi-dipolaires actifs en ONL. Ce même concept a été utilisé afin d'obtenir des propriétés de cristal liquide.

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Lakehal, Merouane. "Etude des matériaux composites à base de poly (p phénylène vinylène) et de nanoparticules inorganiques : application aux dispositifs électroniques." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2032.

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Abstract:

Le poly (p-phénylène vinylène) (PPV) est particulièrement adapté au développement des diodes électroluminescentes organiques grâce à sa facilité de mise en oeuvre et ses bonnes propriétés optiques (absorption, photoluminescence,. . . ). L'objectif de cette thèse est de réaliser et de caractériser des composites à base de PPV et de nanoparticules poreuses en vue de leur intégration comme matériaux actifs dans les dispositifs électroniques. Dans un premier temps, des films composites homogènes de différentes concentrations en silicium poreux ont été réalisés. L'étude des propriétés optiques des films composites par spectroscopie de diffusion Raman et par absorption optique a permis de démontrer que la longueur de conjugaison du polymère reste globalement inchangée. Les spectres de photoluminescence ont fait apparaître une faible contribution des grains de silicium poreux dans les composites qui peut être attribuée au vieillissement des grains par oxydation. La caractérisation électrique des diodes électroluminescentes utilisant ces composites comme couche active a permis de montrer que la densité de courant augmente avec la concentration des grains
Poly (p phenylene vinylene) (PPV) is particularly well adapted to the fabrication of organic light emitting diodes because it has a good optical properties (absorption, photoluminescence,. . . ) and can easily be deposited in films

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Olivier, Simon. "Matériaux photoréticulables à base de fluorophores photopolymérisables : synthèse et caractérisations pour la fabrication d’OLEDs." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=0cc3c336-e0fa-405b-bbad-5654a7a453d2.

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Abstract:

Les travaux de thèse réalisés en cotutelle entre l’Université de Nantes et le CEA-LETI à Grenoble visent à élaborer des molécules émissives photopolymérisables pour concevoir des diodes électroluminescentes par voie liquide. Si de nombreux travaux se sont intéressés à l’élaboration de couches transportrices de trous photoréticulables pour s’affranchir des processus d’évaporation, peu compatibles avec des grandes surfaces et très coûteux, très peu d’études ont été dévolues au dépôt en solution de couches émettrices. Il s’est agi de synthétiser, de caractériser, et de mettre en forme des petites molécules photoactives à transfert de charge aptes à photopolymériser et à former des films minces amorphes et fortement fluorescents. Des monomères émettant dans le bleu, le vert et le rouge à partir d’une approche modulaire impliquant un même composé intermédiaire-clé ont été synthétisés, minimisant ainsi les étapes de synthèse. Ils ont conduit à la génération de films minces aux propriétés amorphes et électroniques gouvernées de manière indépendante par l’encombrement des substituants et l’appauvrissement du groupe électro-attracteur. Par simple irradiation UV et développement, des films insolubles d’épaisseur nanométrique et conservant leurs propriétés émissives ont été obtenus. Cette photopolymérisation a été exploitée pour fabriquer des systèmes multicouches après optimisation des conditions d’exposition, de la concentration en photoamorceur et des conditions environnementales. Des dispositifs électroluminescents ont été réalisés en couplant dépôt par voie liquide (spincoating, ink-jet) et dépôt par évaporation pour les couches supérieures, et leurs performances testées
This PhD work realized in co-supervision between the University of Nantes and the CEA-LETI in Grenoble aims at elaborating photopolymerizable emissive molecules to fabricate electroluminescent diodes following a solution process. Although many studies have been performed on the elaboration of photopolymerizable hole transporting layers to get rid of the commonly used evaporation processes, poorly compatible with large areas and expensive, little has been done on the wet deposition of emitting layers. The studies performed herein report on the syntheses, the characterizations, and the use of emissive small molecules, amenable to polymerize and form highly fluorescent amorphous thin films Monomers emitting in the blue, green and red ranges have been synthesized following a modular strategy involving the same key intermediate compound, thereby minimizing the synthesis steps. They yielded thin films with amorphous and electronic properties ruled independently by the substituant bulkiness and the increasing power of the electron-withdrawing group. After simple UV irradiation and development, nanometric insoluble thin layers, remaining fluorescent, have been obtained. Such photopolymerization has been harnessed to fabricate multilayer systems, after optimization of the exposure conditions, the photo-initiator concentration and the surrounding environment. Electroluminescent devices have been realized by coupling this wet deposition process (e. G. Spin-coating and inkjet) with the vacuum evaporation of top layers, and their performances have been measured

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Rodriguez, Fernand. "Synthèse de nouveaux matériaux conjugués pour l'électronique organique : fabrication et études des performances de transistors organiques et de diodes electroluminescentes." Paris 7, 2007. http://www.theses.fr/2007PA077204.

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Abstract:

Le travail de la thèse comprend un socle commun pour la conception de nouveaux matériaux pour l'électronique organique et la nanoélectronique. Grâce à une approche originale qui consiste à utiliser une monocouche auto-assemblée comme matériau actif dans un dispositif à effet de champ organique, cela nous a amené à proposer la synthèse d'oligothiophènes fonctionnalisés par une chaine alkyle terminée par une fonction acide carboxylique afin de permettre leur fixation sur AI2O3. L'optimisation de la formation des couches auto-assemblées est étudiée par PM IRRAS et AFM. La fabrication de transistors permettant d'atteindre une mobilité de 3. 5. 1CT ¯³ cm²/W. S. Au sein de la monocouche est ensuite détaillée. Dans un second temps, le travail a consisté à rechercher de nouveaux complexes organométalliques dérivés de la 8-hydroxyquinoline comme matériaux électroluminescents pour la fabrication de diodes électroluminescentes. Les ligands obtenus après fonctionnalisation en position 2 et 5 de la quinoline par des oligothiophènes sont ensuite complexés avec de l'aluminium ou du lithium. Après optimisation de la fabrication des diodes en jouant sur la nature du transporteur de trous, de la cathode ou bien des épaisseurs, les résultats ont montrés que certains des complexes synthétisés, notamment à base de lithium présentent de meilleures performances que le composé de référence AIQ3, à la fois en ce qui concerne les tensions de seui mais aussi en ce qui concerne les rendements
This thesis describes the synthesis and characterization of new conjugated materials for organic electronics. In the first part of this work we have developed an original approach to elaborating organic field-effect transistors based on a SAM consisting of bifunctional molecules containing a short alkyl chain linked to an oligothiophene moiety that acts as the active semiconductor. The SAM was deposited on a thin AI2O3 oxide layer that serves as a gate insulator. The SAMs have been characterized by polarization-modulated IR reflection-absorption spectroscopy (PMIRRAS) and AFM. Devices with well defined I/V curves have been obtained with a clear saturation allowing an estimate of the mobility: 3. 5. 1CT ¯³ cm²/W. S. The second part deals with development of new organometallic complexes based on oligothiophene- substituted 8-hydroxyquinoline for organic electroluminescence applications. Lithium and aluminium complexes have been synthesized and characterized. The OLED structures have been optimized by a careful choice of the hole-transporting layers, metal cathodes and the thickness of the emissive layer. The results show that some of the lithium complexes present better performances than the reference material AIQ3 with a lower onset voltage or a higher yield

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Torre, y. Ramos Jorge De La. "Etudes des propriétés optoélectroniques de structures et de composants à base de nanostructures de Si." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0098/these.pdf.

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Abstract:

Actuellement le silicium est le semiconducteur de base de la microélectronique grâce notamment à la grande échelle d'intégration et les faibles coûts de production. Cependant, à l'heure actuelle, la miniaturisation de composants microélectroniques est confrontée à des forts problèmes puisque selon les prédictions, dans une dizaine d'années les longueurs de transmission dépasseront les 90 km dans une seule puce et la transmission d'information représentera un gros handicap à cause des problèmes de retardement de propagation des signaux et de dissipation de chaleur. Dans ce contexte, une microphotonique basée 100% en silicium (Si) semble être une option particulièrement intéressante puisque à ce jour la plupart de dispositifs nécessaires pour développer cette technologie tels que des guides d'onde, des modulateurs et commutateurs optiques rapides ou encore des filtres optiques accordables ont été déjà démontrés. Pourtant, un élément majeur pour le développement de cette filière qui est l'obtention d'une source efficace de lumière à base de Si reste à nos jours un obstacle important à franchir. Ce travail porte sur l'étude des propriétés électro-optiques des nanocristaux de silicium (nc-Si) fabriqués par implantation ionique à l'Université de Barcelone et par LPCVD au CEA-LETI à Grenoble en vue de l'obtention de dispositifs électroluminescents (DEL) efficaces. Ainsi, la luminescence des nc-Si sera discutée dans le cadre des différents modèles théoriques postulés. Par ailleurs, nous montrerons les différentes approches utilisées pour l'obtention de DELs et nous présenterons un dispositif opérant à une faible tension de polarisation et dans un régime d'injection de porteurs " froids " qui évite la dégradation de leurs propriétés électroluminescentes. Enfin, la mise au point de la technique de photocourant qui a permit de déterminer d'une façon relativement simple le spectre d'absorption des nc-Si sera présentée
Silicon is the base semiconductor for microelectronics in particular because of the high integration levels and low productions costs that can be acheived. However, at the present time, the size reduction of components is confronted to serious problems since according to predictions, in the next 10 years the transmission lengths will exceed the 90km in one single chip and the transmission of information will represent a serious handicap because of signal propagation delays and overheating. In this framework, a 100% silicon based microphotonics seems to be a a very interessting option since to date most of the photonics devices neccesary to develop this technology like optical waveguides, fast switches and optical modulators or even tunable optical filters has been demonstrated. However, a major element for the development of this sector which is obtaining a silicon based effective light source is a serious challenge to overcome. This work concerns the study of the optoelectronic properties of silicon nanocrystals (nc-Si) fabricated by ion implantation at University of Barcelona or by LPCVD at CEA-LETI in Grenoble for obtaining reliable light emitting devices (DEL). Thus, the luminescence of nc-Si will be discussed within the framework of the various postulated models. Besides, we will discuss the several approches used to obtain DELs and we will present a light emitting device operating in a “cold” carrier injection regime with low polarisation voltage which avoids the electroluminescent properties’s degradation. Finally, the development of the photocurrent technique that has permitted to determine in a relatively simple way the absorption spectrum of nc-Si will be presented

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Roussel, Olivier. "Synthèse et purification de matériaux à caractère cristal liquide à base de triphénylène pour leur utilisation dans des diodes électroluminescentes organiques." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2006. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210831.

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Abstract:

Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) ont une durée de vie limitée. Cette limitation est notamment due à la présence d'impuretés dans le matériau électroluminescent. Ces impuretés proviennent principalement des électrodes. Nous pensons que l'ajout de couches de matériaux entre les électrodes et le matériau électroluminescent peut retarder l'arrivée des impuretés. Cette couche ajoutée doit avoir plusieurs caractéristiques dont principalement :être conductrice, ne pas absorber la lumière, être facilement mise en oeuvre et être d'une grande pureté. Nous pensons que des matériaux de type discotique possédant une mésophase aux températures d'utilisation de la OLED peuvent remplir ce cahier des charges.

Nous avons choisi d'étudier les composés discotiques à base de triphénylène, car celui-ci n'absorbe pas dans le visible. Nous avons tout d'abord étudié les 2,3,6,7,10,11-Hexa-(alkylthio)triphénylènes (HATT). Les HATT possèdent déjà les propriétés physiques que nous recherchons à l'exception des propriétés thermotropes. Nous avons donc étudié la possibilité de modifier celles-ci.

La synthèse de plusieurs HATT possédant six chaînes alkylsulfanyles identiques n'a pas donné les résultats attendus du point de vue des propriétés thermotropes. Nous avons alors synthétisé des molécules possédant plusieurs chaînes alkylsulfanyles différentes. Après différents essais, nous avons trouvé un mélange de molécules possédant plusieurs chaînes latérales différentes ayant les propriétés physiques recherchées. Mais ce matériau est composé d'un grand nombre de molécules et sa purification est difficile. Les techniques classiques de purification des composés organiques ne donnant pas une pureté suffisante, ou étant inapplicables sur une mésophase cristal liquide à température ambiante, nous avons donc recherché d'autres techniques de purification ou d'obtention des propriétés thermotropes désirées.

Nous avons étudié la purification par raffinage de zone des matériaux à l'aide d'une impureté que nous avons ajoutée et suivie au cours des manipulations. Le raffinage de zone montre une bonne purification lors de l'utilisation d'une transition de phase entre une phase cristalline et une phase liquide. Par contre, lors de l'utilisation d'une transition impliquant une mésophase (cristal liquide ou cristal plastique), une faible (ou une absence de) purification est observée. Ces deux dernières études ont été faites sur des 2,3,6,7,10,11-Hexa(alkyloxy)triphénylènes (HAOT) que nous avons synthétisés et purifiés au préalable.

Les gels de silice fonctionnalisés que nous avons utilisés montrent une purification des cations métalliques durs et, dans une moindre mesure, des cations métalliques intermédiaires dans le concept dur-mou. Le phosphore, seul élément non-métallique que nous ayons étudié, est l'élément dont la baisse de concentration est la moins efficace.

La seconde approche pour obtenir des mélanges possédant une mésophase cristal liquide à température ambiante est la formation de mélanges de molécules synthétisées et purifiées isolément. Parmi les mélanges de molécules que nous avons effectués, nous avons pu observer une plage de concentration de mélanges ternaires qui possède les propriétés thermotropes recherchées.

Nous avons donc obtenu un matériau cristal liquide à température ambiante grâce à un mélange de molécules. Le matériau ainsi formé absorbe peu dans le visible, possède potentiellement une bonne mobilité des porteurs de charges électriques, est facilement obtenu à une pureté suffisante. Ce mélange de molécules possède donc les propriétés que nous recherchons pour être utilisé comme couche de matériau ajoutée aux OLED.

Doctorat en sciences, Spécialisation chimie
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Bethoux, Jean-Marc. "Relaxation des contraintes dans les hétérostructures épaisses (Al,Ga)N : une piste originale pour la réalisation de diodes électroluminescentes à cavité résonante." Nice, 2004. http://www.theses.fr/2004NICE4042.

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Abstract:

L’étude des différents modes de relaxation des contraintes a montré que dans les nitrures d’éléments III orientés suivant l’axe [0001], celle-ci ne peut pas s’opérer par le glissement de dislocations traversantes. Pour les films soumis à une contrainte extensive, la relaxation des contraintes fait intervenir la fissuration du film puis l’introduction de dislocations d’interface à partir des bords des fissures. La caractérisation d’hétérostructures fissurées (Al,Ga)N / GaN par microscopie électronique en transmission (MET° et diffraction des rayons X (DRX), a été mise en évidence. Les propriétés de croissance latérale de l’épitaxie en phase vapeur à base d’organométalliques (EPVOM), permettent dans certaines conditions de croissance de cicatriser les fissures. Nous avons ainsi obtenu des films d’AIO,20Ga0,80N épais, relaxés et de bonne qualité cristalline. Ces pseudo-substrats d’(Al,Ga)N ont été utilisés pour effectuer la croissance pseudomorphe de miroirs de Bragg (Al,Ga)N/GaN. La caractérisation de ces structures a été réalisée aussi bien en ce qui concerne l’état de contraintes que les propriétés optiques et électriques. Une méthode de mesure de la résistivité des miroirs de Bragg compatible avec une technologie planaire a notamment été développée. Enfin, des diodes électroluminescentes à cavité résonante (DEL-CR) ont été réalisées afin de valider la méthode proposée pour la croissance de films épais d’(Al,Ga)N
In [0001]-oriented III-nitrides, the glide of threading dislocations is inefficient to relax the misfit stress. When films are grown under tensile stress, the plastic relaxation occurs through the film cracking and the introduction of misfit dislocations from the crack edges. Transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) have been used in order to characterize cracked (Al,Ga)N/GaN heterostructures. A cooperative mechanism between cracking and ductile relaxation has been outlined. The relaxation rate strongly depends in the (Al,Ga)N/GaN film thickness. By combining the lateral growth of (Al,Ga)N and the stress relaxation, craks have been healed and high quality (Al,Ga)N films have been grown by metal-organic vapour phase epitaxy (MOVPE). Coherent growth of (Al,Ga)N/GaN Bragg mirrors has been carried out of those thick relaxed (Al,Ga)N films. Their optical and electrical properties as well as their stress have been investigated. A resistivity measurement method has been developed to comply with the planar technology. Resonant cavity light emitting diodes (RCLED° have been realized to demonstrate the benefit of this new (Al,Ga)N growth method

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Taillepierre, Philippe. "Diodes électroluminescentes organiques : études des efficacités lumineuses et du traitement ionique des électrodes pour l'amélioration du vieillissement." Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/206e837a-c35f-4de6-ab2e-9754ce39da3d/blobholder:0/2006LIMO0032.pdf.

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Abstract:

Dans la plupart des cas, les diodes électroluminescentes organiques (DELOs) présentent une émission polychromatique au contraire des diodes inorganiques. Cette émission n’est toutefois pas prise en compte lors du calcul des paramètres photométriques (luminance, rendements) qui sont déterminés en supposant une émission monochromatique. Des calculs de ces paramètres sont effectués en considérant l’émission réelle des diodes. Les résultats obtenus montrent que les paramètres photométriques incluant la réponse photoptique de l’œil dans le calcul, sont surévalués dans le cas de diodes vertes et sous évalués pour des diodes bleues ou rouges si on considère une émission monochromatique. Des études sont également réalisées sur la conception de DELOs utilisant une cathode protégée par une couche d’argent déposée avec l’assistance d’un faisceau d’ions. La densification obtenue de la couche d’argent permet de lutter contre le phénomène de «dark spots» améliorant ainsi la durée de vie des diodes
Mostly, organic electroluminescent diodes (OLEDs) present a polychromatic emission contrary to the inorganic diodes. However, this emission is not taken into account during calculation of the photometric parameters (luminance, efficiencies) which are obtained by supposing a monochromatic emission. Calculations of these parameters are carried out considering the real emission of the diodes. The obtained results show that photometric parameters including the eye photoptic response in the calculation, are overestimated in the case of green diodes and underestimated for blue or red diodes if a monochromatic emission is considered. Studies are also carried out about OLEDs using a cathode protected by a silver layer deposited with an ion beam assistance. The obtained densification of the silver layer permits to fight against the “dark spots” phenomenon to improve the diode lifetime

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Cueff, Sébastien. "Transfert d'énergie entre nanoclusters de Silicum et Erbium dans des matrices oxydes et nitrures de Si: applications à des diodes électroluminescentes." Phd thesis, Université de Caen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934714.

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Abstract:

Ce travail de thèse est basé sur l'analyse et l'optimisation des propriétés physiques d'un matériau photonique compatible avec les technologies CMOS. Ce matériau est une matrice de SiO2 contenant des nanoclusters de silicium (nc-Si) et des ions erbium (Er3+). Grâce à un transfert d'énergie entre nc-Si et Er3+, la section efficace d'absorption des ions Er3+ est fortement augmentée. L'objectif est d'optimiser le transfert entre nc-Si et Er3+ afin de maximiser les propriétés d'émission de l'erbium à 1,5 µm. Dans un premier temps les travaux sont axés sur les traitements thermiques pendant et après le dépôt. Ensuite, nous analysons l'effet de l'épaisseur de la couche mince sur les propriétés optiques du matériau et nous montrons que les couches très minces (< 150 nm) présentent un manque de sensibilisateurs qui réduit le nombre d'erbium excités. Nous démontrons alors que ce problème peut être résolu en augmentant la concentration en silicium, augmentant ainsi le nombre de sensibilisateurs au sein des couches les plus minces. Il est ensuite montré que les ions Er3+ bénéficient d'une excitation nanoseconde multi-niveaux par les sensibilisateurs nc-Si. Une deuxième partie du travail de thèse présente la réalisation de diodes électroluminescentes (DELs) et l'optimisation de leur émission à 1,5 µm. Nous montrons qu'épaisseur et excès de silicium doivent êtres choisi conjointement pour l'optimisation des propriétés optiques et électriques des DELs. Une dernière partie montre que les propriétés des DELs peuvent êtres améliorés par l'utilisation de matrices hôtes oxynitrures et nitrures pour les nc-Si et Er3+. Ces travaux ouvrent la voie au développement de DELs efficaces à base de silicium et émettant à 1,5 µm

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

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Abstract:

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

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Canet, Pierre. "Mise en évidence et analyse des phénomènes d'électroluminescence dans des matériaux polymères pour l'électrotechnique et l'électronique. Corrélation avec les mécanismes de conduction électrique." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30137.

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Abstract:

Ce memoire traite des phenomenes d'electroluminescence dans des isolants polymeres de caracteristiques tres differentes: polyethylene et polypropylene utilises dans l'isolation haute-tension, couches minces hydrocarbonees dont les applications sont du domaine de la science des surfaces. Une methode d'analyse de l'electroluminescence des isolants haute-tension soumis a un champ electrique alternatif et uniforme a ete mise au point. Elle permet la discrimination des signaux parasites lies aux decharges electriques. Le seuil d'electroluminescence est de l'ordre de 0,2 mv/cm: il correspond a l'apparition d'une non-linearite dans les caracteristiques courant-tension de l'isolant. Les spectres d'emission obtenus ne sont pas identiques aux spectres de fluorescence induite par irradiation ultra-violette des materiaux. Des structures constituees d'un dielectrique polymere organique et d'electrodes metalliques epaisses (1000 a) emettent de la lumiere des que le courant de conduction atteint 10#-#7 a/cm#2. L'identification de l'origine de l'emission necessite l'etude des processus de transport electrique dans le film polymere. L'electroluminescence est un effet d'electrode qui fait intervenir la desexcitation radiative de plasmons de surface crees par l'impact des electrons chauds sur le metal porte au potentiel positif. On montre que le phenomene est controle par la nature, l'epaisseur et la rugosite de surface du metal qui constitue l'electrode positive

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Burner, Pauline. "Nouvelle génération de luminophores pour l'éclairage par LED." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI064/document.

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Abstract:

L’éclairage par « LEDs blanches » est devenu un enjeu majeur afin d’élaborer des dispositifs à bas coût, produisant une lumière confortable pour l’œil en évitant de forte composante bleue nocive pour la vue et la santé. A l’Institut Néel, nous développons un nouveau type de luminophores à base de poudres d’aluminoborate d’yttrium. Le caractère innovant de ces poudres est de produire une large bande d’émission dans l’ensemble du spectre visible, à partir de défauts structuraux présents dans la matrice amorphe. Ainsi ces luminophores permettraient de générer un éclairage blanc sous l'excitation de LED émettant dans le proche UV (370-390 nm). De plus, ces matériaux n’ont pas de lanthanides, ce qui réduit leur coût.Les luminophores d’aluminoborate d’yttrium ont dans un premier temps été préparés par la méthode des précurseurs polymériques, impliquant plusieurs étapes de recuits sous atmosphères contrôlées à des températures relativement élevées (700-740°C). Le travail de thèse a porté dans un premier temps sur la mise au point de la synthèse par voie sol-gel. Ces travaux ont permis de réduire simultanément les durées du procédé et les températures des traitements thermiques (450-650°C), ainsi que la perte de masse globale par décomposition des fonctions organiques des précurseurs.Par analyses thermiques (ATD, ATG) couplée à la spectrométrie de masse et RMN 13C, nous avons caractérisé la présence de résidus carbonés dans les poudres lorsqu’elles présentent de la luminescence. Néanmoins, une partie de ces résidus carbonés se trouvent sous forme de carbone pyrolytique (carbones aromatiques) qui entrainent une réabsorption partielle de la luminescence émise dans le visible, entrainant ainsi une diminution de l’intensité d’émission. Les caractérisations structurales (DRX, FTIR, RMN) menées sur les poudres ont montré que la première phase cristalline apparaissant pour les deux méthodes de synthèse est une phase d’aluminoborate Al4B2O9. L’étude par Fonction de Distribution de Paires (PDF) montre que la matrice aluminoborate amorphe présente un ordre local proche de la phase Al4B2O9, à savoir une organisation tridimensionnelle cyclique de métaux pontés par des ligands oxo ou hydroxo de 6 à 10 chaînons. D’autre part, sur la base des résultats RMN 13C, l’yttrium semble garder dans sa sphère de coordination des ligands propionates jusqu’à hautes températures. Par ailleurs, la présence d’espèces radicalaires dans les poudres luminescentes a été mise en évidence par résonnance paramagnétique électronique. Un ensemble de mesures à différentes fréquences, en mode continu et pulsé, ont permis d’attribuer ces espèces à des radicaux carbonés. Les études de photoluminescence non-résolues et résolues en temps, couplées à des analyses de thermoluminescence ont mis en évidence la présence de plusieurs espèces luminescentes présentant essentiellement des propriétés de fluorescence (durée de vie de quelques ns) mais aussi une très faible part de phosphorescence (durée de vie de la ms à plusieurs s). Les poudres synthétisées par voie sol-gel présentent un rendement quantique interne d’environ 30 %.Aux vues des différentes analyses, les poudres luminescentes synthétisées par voie sol-gel semblent contenir deux types de résidus carbonés : l’un à l’origine des propriétés de photoluminescence et l’autre défavorable (carbone pyrolytique piégé) car absorbant partiellement l’émission de luminescence. En conclusion, nous proposons un mécanisme de photoluminescence extrinsèque, basé sur des centres carbonés dispersés au sein de la matrice minérale, favorisant majoritairement la fluorescence dans le bleu (bande centrée vers 430 nm) et dans le vert (bande centrée vers 500 nm) mais aussi une faible proportion de phosphorescence émettant dans la même gamme de longueurs d’onde
White solid state lighting is recognized as a major disruptive technology with an urgent need of low coast prices, associated to good color quality, confortable for eyes, by reducing the bluish harmful contribution of “cold” lighting. At Néel Institute, we develop a new type of phosphors based on yttrium aluminoborate powders. These innovating powders exhibit a large emission band on the whole visible range, arising from structural defects in the amorphous matrix. Thus, with a single phosphor, one can generate warm white lighting through the excitation of LEDs emitting in the near UV (370-390 nm). Moreover, these phosphors don’t possess lanthanides, making them less expensive.The powders synthesized by chimie douce routes, are annealed under controlled atmosphere. The yttrium alominoborate phosphors were first prepared by the polymercic precursor method. This synthesis road involved several steps and relatively high annealing temperatures (700-740°C). This thesis was focused on the sol-gel synthesis method. By this work, the duration process, the annealing temperature (450°C-650°C), and the global mass loss incoming from the organic precursors decomposition were significantly reduced.Thermal analysis (TDA-TG) coupled with mass spectrometry and 13C RNM show residual carbon groups in luminescent powders. Nevertheless, one part of the residual carbons is pyrolytic carbon (aromatic carbon), which leads to partial re-absorption of the visible emitted luminescence, and thus induces a decrease of the emission intensity.The structural characterizations of yttrium aluminoborate powders (XRD, FTIR, NMR) show that Al4B2O9 aluminoborate phase, is the first appearing crystalline phase during the increase of calcination temperature. The Pair Distribution Function (PDF) study demonstrates that amorphous aluminoborate matrix exhibit a short range ordering close to Al4B2O9 phase: a cyclic tridimensional organization of metal bridges by oxo or hydroxo ligands. On the other hand, based on 13C NMR results, yttrium seems to conserve propionate ligands in its coordination sphere until high temperature. Otherwise, the presence of radical species was evidenced in luminescent powders by electronic paramagnetic resonance. A set of measurements performed at different frequencies, in continuous and pulsed modes, allows attributing that species to carbon radicals. The presence of several luminescence species exhibiting essentially fluorescence properties (ns life time) and very weak phosphorescence emission (ms and s lifetime) was shown by the means of photoluminescence studies steady-state and time resolved coupled to thermoluminescence analysis. The powders synthesized by sol-method exhibit a 30 % internal quantum yield.Thanks to the different characterizations, luminescent powders synthesized by the sol-gel route seem to contain two types of residual carbons: one at the origin of the luminescence properties (carbon-related radicals) while the other, pyrolytic carbon, is damaging as it absorbs partially the luminescence emission. To conclude, we suggest an extrinsic mechanism for the photoluminescence, which is based on carbon centers dispersed inside the mineral matrix, favoring mainly fluorescence in blue (430 nm) and green emissions (500 nm) associated with a weak phosphorescence emission in the same emission range

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Retailleau, Matthieu. "De la photopolymérisation aux matériaux avancés : nouvelles combinaisons de chimies et de photoamorceurs." Thesis, Mulhouse, 2016. http://www.theses.fr/2016MULH9373.

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Abstract:

Cette thèse a eu comme objectif d'évaluer le potentiel de la photopolymérisation radicalaire (PR) pour de nouvelles applications mettant en oeuvre des épaisseurs plus importantes ou nécessitant le contrôle de la structure du réseau 3D, l'objectif final étant de se diriger vers des matériaux avancés. Le sujet de cette thèse s'est orienté autour de deux thématiques : les composites et les matériaux intelligents. La première partie de ce manuscrit a été consacrée au projet COMPOSFAST qui a eu pour but la réalisation automatisée de composites par PR. Notre objectif a été d'élaborer une formulation photopolymérisable en deux étapes pour la fabrication de composites à base de fibres de verre par un procédé de pré-imprégnation. Quant à la deuxième partie de ce manuscrit, elle s'est orientée vers la fabrication de matériaux intelligents par une technique multi-étapes. L'objectif a été de fabriquer des réseaux polymères homogènes possédant des propriétés intelligentes en modifiant la chimie habituellement utilisée en PR. Tout au long de la thèse, de potentielles applications industrielles ont vu le jour grâce à la recherche réalisée sur ces matériaux avancés et ont abouti au brevetage de la technologie
The goal of this thesis was to evaluate the potential of the free radical photopolymerization (FRP) for new applications that require higher thicknesses or require different properties regarding the 3D network structure, the ultimate objective being to achieve advanced materials. The subject of this thesis has focused on two main thematics: composites and intelligent materials. The first part of this manuscript was devoted to the COMPOSFAST project which aimed to automate the production of composites via FRP. Our goal has been to develop a two-stage photopolymérisable formulation for the manufacture of glass fiber composites by a pre-impregnation process. Regarding the second part of this manuscript, this one has been dedicated to the creation of smart materials by a multi-stage process. The objective has been to manufacture homogeneous polymer networks possessing smart properties by modifying the chemistry usually involved in FRP. Through the thesis, potential industrial applications have emerged thanks to the research carried out on these advanced materials and have led to the patenting of the technology

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Fan, Arcara Victor. "Jonctions tunnel dans les hétérostructures des matériaux nitrures pour applications optoélectroniques." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4010.

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Abstract:

Les jonctions tunnel apportent une solution alternative aux problèmes qui limitent l'efficacité des diodes électroluminescentes émettant dans l’ultraviolet, notamment la forte résistivité des couches d’AlGaN dopées p et la mauvaise injection de trous qui en résulte. L’objectif de cette thèse est l'optimisation des structures LED à jonction tunnel à base de GaN et d’AlGaN et leurs caractérisations structurales et optoélectroniques. La croissance d'une LED à JT entièrement par MOCVD est attrayante sur le plan industriel, mais les couches de (Al)GaN dopées p développées par cette technique souffrent de la repassivation des accepteurs de Mg par l’hydrogène présent dans la chambre de croissance. Nous avons essayé et réussi à minimiser ce problème en modifiant les conditions de croissance de la jonction tunnel. Des résultats positifs ont été atteints sur des LED bleues, notamment avec des jonctions tunnel GaN comprenant une couche intercalaire en InGaN qui augmente sa transparence tunnel. Cependant, ce procédé tout MOCVD semble délicat à optimiser et son extension aux matériaux AlGaN difficile. Grâce à une approche de croissance hybride MOCVD+MBE, des couches de GaN et d'AlGaN dopées p peuvent être obtenues avec des accepteurs Mg actifs tout en profitant des régions actives de haute qualité fournies par le MOCVD. Avec un JT hybride à base de GaN, nous avons pu obtenir, aussi bien avec le Si qu’avec le Ge, des niveaux de dopage n++ plus élevés, que ceux des JT MOCVD, ce qui a permis de réduire considérablement la tension de fonctionnement des dispositifs. Le fort dopage Ge des couches de GaN a permis d'obtenir des densités électroniques de l’ordre de 5x1020cm-3 avec des mobilités et des résistivités à l’état de l’art, sans introduire une forte contrainte dans le réseau. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons développés des JT à base d’AlGaN dopées Ge sur des LEDs UV en modifiant progressivement leur concentration d’Al jusqu'à une valeur de 70 %. Dans la gamme des UV, les JT deviennent d'une importance capitale en augmentant l'efficacité de l'injection sans compromettre l'extraction de la lumière. Des forts niveaux de dopage Ge ont été obtenus conduisant à des jonctions fines comme le montre l’holographie électronique. Même si les chutes de tension introduites par l'utilisation des JT restent notables (quelques volts), l’injection de trous hors équilibre permet une augmentation significative de l’efficacité d’injection dans la LED conduisant ainsi à une forte augmentation de l'efficacité quantique des dispositifs
Tunnel junctions provide an alternative solution to issues that limit the efficiency of ultraviolet light emitting diodes, such as the high resistivity of p-doped AlGaN layers and the resulting poor hole injection. The objective fo this thesis is the optimization of GaN and AlGaN based tunnel junction LED structures and their structural and optoelectronic characterization. The growth of a JT LED entirely by MOCVD is industrially appealing, but the p-doped (Al)GaN layers developed by this technique suffer from the repassivation of the Mg acceptors by the hydrogen present in the growth chamber. We have tried and succeeded to minimize this problem by modifying the growth conditions of the tunnel junction. Positive results have been achieved on blue LEDs, in particular with GaN tunnel junctions including an InGaN interlayer that increases its tunnel transparency. However, this all MOCVD process seems difficult to optimize and its extension to AlGaN materials difficult. Thanks to a hybrid MOCVD+MBE growth approach, p-doped GaN and AlGaN layers can be obtained with active Mg acceptors while taking advantage of high quality active regions provided by MOCVD. With a GaN-based hybrid JT, we have been able to obtain, with both Si and Ge, higher levels of n++ doping than those of the MOCVD JTs, thus significantly reducing the operating voltage of the devices. The strong Ge doping of the GaN layers allowed us to obtain electron densities of the order of 5x1020cm-3 with state-of-the-art mobilities and resistivities, without introducing a strong constraint in the network. In the second part of this work, we have developed AlGaN-based JTs doped with Ge on UV LEDs by gradually changing their Al concentration up to a value of 70%. In the UV range, the JTs become of paramount importance by increasing the injection efficiency without compromising light extraction. High levels of Ge doping have been obtained leading to thin junctions as shown by electronic holography. Even if the voltage drops introduced by the use of JTs remain significant (a few volts), the injection of out-of-equilibrium holes allows for a significant increase of the injection efficiency in the LED leading to a strong increase of the quantum efficiency of these devices

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Etcheberry, Arnaud. "Comportement de l'interface phosphure d'indium/électrolyte : apport des méthodes optiques." Paris 7, 1985. http://www.theses.fr/1985PA077036.

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Abstract:

Parmi tous les éléments acquis au cours de ce travail, nous ne retiendrons ici, que ceux qui nous paraissent les plus significatifs. Par exemple celui qui confirme tout l'intérêt d'utiliser des méthodes optiques pour examiner une telle interface semi-conducteur/électrolyte. Ces mé-thodes sont non seulement complémentaires des méthodes classiques, mais de plus leurs couplages renforcent la potentialité de chacune d'elles. Ainsi l'électro-réflexion permet-elle à la photoluminescence de mettre en évidence la modifica-tion de l'état électronique de la surface qui se produit lors de la réduction du solvant aqueux. La transformation macroscopique de cette même surface étant, elle , suivie par ellipsométrie. Ces phénomènes ont lieu lors d'une polarisation cathodique de la jonction, dans un domaine situé autour du potentiel de bandes plates. Pour un semi-conduc-teur de type n, ce domaine de potentiel , assez peu étudié, se révèle d'une gran¬de importance. Ainsi le dégagement d'hydrogène qui se traduit d'abord par une passivation des centres de recombinaison devient-il , par la suite, lié à la dé¬composition du matériau. L'adjonction d'un système redox, ici l'oxygène dissous dans la solution , qui se réduit à des potentiels voisins de celui du dégagement de l'hydrogène va moduler ce comportement; cette cinétique induira une modifi¬cation de répartition du potentiel appliqué entre les deux phases. Les propriétés particulières de la surface du phosphure d'indium, amènent à s'interroger sur la nature exacte de la couche double et donc de celle de l'in¬teraction du liquide avec le semi-conducteur. L'étude présentée ici n'a pas la prétention de répondre à cette interrogation mais elle montre l'intérêt qu'il y a de poursuivre l'analyse dans ce sens. Etudier le comportement d'un autre semi-conducteur , comme l'arséniure de gallium , qui a une structure très voisine de celle du phosphure d'indium, mais une surface beaucoup plus recombinante, travailler avec des électrolytes non aqueux pour discerner le rôle joué par l'eau, par l'hydrogène et utiliser d'autres méthodes optiques comme l'effet Raman par exemple, qui donneraient accès à la nature même des liaisons chimiques des espèces adsorbées, tout cela devrait améliorer la connaissance que nous avons d'une telle interface.

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Zhang, Yu. "Fabrication, structural and spectroscopic studies of wide bandgap semiconducting nanoparticles of ZnO for application as white light emitting diodes." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI046.

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Abstract:

La présente thèse étudie les nanoparticules de ZnO incorporées dans une matrice d'acide polyacrylique (PAA) mésosphérique synthétisée via un protocole d'hydrolyse. La structure hybride mésosphérique de ZnO / PAA a précédemment démontré son efficacité pour émettre de la lumière visible dans une large gamme, qui résulte des défauts intrinsèques de niveaux profonds dans les nanocristaux de ZnO. Pour modifier davantage le spectre de photoluminescence (PL) et améliorer le rendement quantique de PL (PL QY) du matériau, le ZnO dopé au métal et le ZnO / PAA revêtu de silice sont fabriqués indépendamment. Au niveau du ZnO dopé avec des éléments métalliques, la nature, la concentration, la taille et la valence du dopant affectent la formation des mésosphères et par conséquent la PL et le PL QY. Les ions plus grands que Zn2+ avec une valence plus élevée ont tendance à induire des mésosphères plus grandes et des nanoparticules de ZnO non incorporées. Le dopage conduit généralement à l'extinction de la PL, mais le spectre PL peut toujours être ajusté dans une large plage (entre 2,46 eV et 2,17 eV) sans dégrader le PL QY en dopant avec de petits ions à une faible concentration de dopage (0,1 %). Concernant le ZnO / PAA revêtu de silice, un revêtement optimal est obtenu, qui dépend corrélativement de la quantité de TEOS et d'ammoniac dans le processus de revêtement. La quantité de TEOS n'affecte pas la structure cristalline de ZnO ou le spectre PL du matériau, mais une concentration élevée d'ammoniac peut dégrader les mésosphères de PAA et épaissir la couche de silice. Une fine couche de silice qui n'absorbe pas trop de lumière d'excitation mais recouvre complètement les mésosphères s'avère être la plus efficace, avec une amélioration drastique du PL QY d’un facteur six. En ce qui concerne l'application, les matériaux souffrent d’une dégradation thermique à des températures élevées jusqu'à 100 °C, auxquelles les diodes électroluminescentes blanches (WLEDs) fonctionnent généralement. Cependant, le ZnO / PAA revêtu de silice induit une intensité d'émission plus élevée à température ambiante pour compenser la dégradation thermique
The present thesis studies ZnO nanoparticles embedded in a mesospheric polyacrylic acid (PAA) matrix synthesized via a hydrolysis protocol. The mesospheric ZnO/PAA hybrid structure was previously proved efficient in emitting visible light in a broad range, which results from the deep-level intrinsic defects in ZnO nanocrystals. To further tune the photoluminescence (PL) spectrum and improve the PL quantum yield (PL QY) of the material, metal-doped ZnO and silica-coated ZnO/PAA are fabricated independently. For ZnO doped with metallic elements, the nature, concentration, size and valence of the dopant are found to affect the formation of the mesospheres and consequently the PL and PL QY. Ions larger than Zn2+ with a higher valence tend to induce larger mesospheres and unembedded ZnO nanoparticles. Doping generally leads to the quenching of PL, but the PL spectrum can still be tuned in a wide range (between 2.46 eV and 2.17 eV) without degrading the PL QY by doping small ions at a low doping concentration (0.1 %). For silica-coated ZnO/PAA, an optimal coating correlatively depends on the amount of TEOS and ammonia in the coating process. The amount of TEOS does not affect the crystal structure of ZnO or the PL spectrum of the material, but high concentration of ammonia can degrade the PAA mesospheres and thicken the silica shell. A thin layer of silica that does not absorb too much excitation light but completely covers the mesospheres proves to be the most efficient, with a drastic PL QY improvement of six times. Regarding the application, the materials suffer from thermal quenching at temperatures high up to 100°C, at which white light emitting diodes (WLEDs) generally operates. However, silica-coated ZnO/PAA induces higher emission intensity at room temperature to make up for the thermal quenching

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Demolon, Pierre. "Élaboration de structures laser d'éléments III-N émettant dans le vert." Nice, 2010. http://www.theses.fr/2010NICE4101.

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Abstract:

Ce travail a pour objet la réalisation par épitaxie en phase vapeur à base d’organométalliques d’une diode laser nitrure fonctionnant sous injection électrique. Le dopage des couches GaN:Si et GaN:Mg a été optimisé afin de réduire les résistances d’accès dans le laser. La structure de la zone active (In,Ga)N a été calibrée pour émettre à des longueurs d’onde allant du violet au jaune. La présence de forts champs électriques internes a été mise en avant durant l’étude sur les puits quantiques. En raison de l’Effet Stark Confiné Quantique, un compromis sur l’épaisseur et la concentration en In des puits est indispensable pour générer une forte efficacité radiative. Les phénomènes liés aux couches de confinement (Al,Ga,In)N des structures laser ont été traités. Des études théoriques et expérimentales ont permis de dégager les points clefs pour optimiser la conduction verticale des super-réseaux AlGaN/GaN. Les couches AlInN en accord de maille avec le GaN, ont été étudiées pour limiter les défauts cristallographiques et augmenter le confinement optique des couches de confinement. Pour valider les études préalables, nous avons épitaxié plusieurs dispositifs ayant généré un effet laser sous injection électrique
This work deals with the metalorganic vapour phase epitaxy (MOVPE) of nitride laser diodes working under electrical injection. The doping of GaN:Si and GaN:Mg layers has been optimized in order to reduce the access resistances of the laser. The structure of the (In,Ga)N active area has been calibrated to control the optical emission from violet to yellow wavelengths. A strong electric field has been observed in the quantum well (QW) during this study. Due to Quantum Confined Stark Effect a compromise between the thickness and the In composition of QWs is essential in order to obtain a strong radiative efficiency. Phenomena relating to (Al,Ga,In)N confinement layers have been treated. Theorical and experimental studies allowed pointing out the key points to optimize the vertical conduction of AlGaN/GaN superlattices. A study regarding AlInN layers lattice matched with GaN has been made to limit the crystallographic defects and to increase the optical confinement of the confinement layers. To validate the optimization of each building block, we have grown several laser structures, and the devices have generated a laser emission under electrical injection

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Choukri, Hakim. "Contrôle de la couleur d'émission d'une Diode Electro-Luminescente Organique (OLED) multicouche via la diffusion des excitons." Phd thesis, Paris 13, 2008. http://www.theses.fr/2008PA132005.

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Abstract:

Le travail présenté porte sur le contrôle de la couleur d'emission d'une diode électroluminescente organique (OLED), élément de base pour des écrans d'affichage ou des nouveaux écrans télévision ou encore des futures sources de lumière, par l'étude de la diffusion des excitons. Après optimisation de l'épaisseur de la couche d'emetteurs fluorescents jaunes incorporés dans une matrice émetrice bleue, la variation de leur position depuis la zone de recombinaison a permis d'ajuster la couleur d'emission de l'OLED, variant du bleu au jaune avec un passage par un blanc de coordonnées chromatiques (0. 32; 0. 33). Ce contrôle très fin de la couleur émise est obtenu en tirant parti de la diffusion des excitons dans la structure OLDE; Cette diffussion des excitons singulets et triplets est étudiee en détails, et les longueurs de diffusions de ces quasi-particules ont été déterminées à, partir des mesures d'électroluminescence dans deux matériaux connus, le NPB et le DPVBi. Dans le cas des triplets, il faut faire appel à une technique utilisant une fine couche dopée d'un émetteur phosphorescent dans une matrice épaisse de CBP. Une attention particulière a été accordée aux phénomènes de microgravité, préponderants dans ce type de diodes, pour une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeux dans ces dispositifs
This work reports on color control of organic light-emitting diodes (OLEDs), which are the basic devices for flat displays and future solid state-lighting sources, by investigating excitons diffusion. After optimization of the thickness of fluorescent yellow emitters incorporated in a lue-emitting matrix, their position shifts from the recombination zone leads to a fine tunning of the emission with chromatic coordinates (0. 32; 0. 33) is obtained. This control of color emission of the OLED is due to excitons diffusion in the device; a study of singlets and triplets excitons diffusion is proposed. From electroluminescence spectra measurements, singlets diffusion lengths are investigate in two well-known materials, namely NPB and the DPVBi. In the case of triplets excitons, a new structure, using a thick CBP matrix doped by a phosphorescent dye, is proposed. Taking into account microcavity effects, the triplet exciton diffusion length in CBP is determined

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Rerbal, Kamila. "Etats électroniques localisés dans a-Sil-xCx:H massif et poreux : Spectroscopie IR et photoluminescence." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2004. http://www.theses.fr/2004EPXX0044.

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Richard, Soline. "Modélisation physique de la structure électronique, du transport et de l'ionisation par choc dans les matériaux IV-IV massifs, contraints et dans les puits quantiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008310.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude des phénomènes physiques dans les composants à base d'alliage SiGe en présence de fort champ électrique donc mettant en jeu des porteurs très énergétiques susceptibles d'induire de l'ionisation par choc. A l'aide d'une méthode k.p à 30 bandes, nous avons modélisé les structures électroniques complètes du Si, du Ge et des alliages Si1-xGex massifs et contraints sur une large gamme d'énergie (11 eV autour de la bande interdite) avec une très grande précision sur les paramètres de Luttinger ou les masses effectives. Associée au formalisme de la fonction enveloppe, cette méthode nous a fourni les relations de dispersion des sous-bandes en bande de valence et de conduction de puits quantiques à base d'alliages SiGe. Pour intégrer les structures électroniques dans la simulation du transport, nous avons calculé les densités d'états pour des structures électroniques 3D et 2D. Nous avons aussi obtenu les masses de densité d'états en fonction de la température dans les alliages SiGe massifs et contraints sur Si. Le chapitre 4 est consacré à l'étude du transport dans les alliages SiGe à partir d'une résolution déterministe de l'équation de Boltzmann. A l'aide des masses de densité d'états, nous avons calculé les mobilités moyennes des trous dans le SiGe. A partir de la simulation du transport à fort champ électrique des électrons dans le Si contraint sur SiGe et des trous dans le Ge contraint sur SiGe, nous avons obtenu les coefficients d'ionisation par choc dans ces matériaux. Des mesures d'électroluminescence réalisées sur des HFET à base d'alliages SiGe ont permis de remonter à quelques propriétés de l'ionisation par choc dans ces composants.

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Gaffuri, Pierre. "Nouveaux matériaux pour des LED blanches éco-efficientes : hétérostructures à base de nanofils de ZnO et luminophores d'aluminoborates sans terres rares." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALI004.

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Abstract:

L’implémentation généralisée de diodes électroluminescentes blanches (wLED), basées sur l’électroluminescence bleue d’une LED et la photoluminescence jaune d’un luminophore, représente une opportunité majeure de réduction de la consommation énergétique mondiale. Les performances des wLED reposent sur des matériaux considérés comme critiques par les mondes politiques et scientifiques, comme les nitrures de gallium et de gallium/indium pour la LED bleue, et le grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au cérium pour le luminophore. La synthèse de ces matériaux nécessite des techniques de dépôt physique et chimique coûteuses et à haute température. C’est dans ce contexte qu’ont été étudiés deux matériaux non critiques et fabriqués par des méthodes de chimie douce : les réseaux de nanofils de ZnO comme semi-conducteurs de type n, et les poudres d’aluminoborate comme luminophore. D’une part, les mécanismes de dopage extrinsèque et la modification associée de la croissance des nanofils de ZnO par dépôt en bain chimique ont été examinés, montrant les rôles dominants du pH et de la concentration en précurseurs. Les défauts et complexes de défauts incorporés au sein des nanofils de ZnO, cruciaux du point de vue applicatif, modifient largement leurs propriétés optiques et électriques. Leur croissance épitaxiale sur des couches minces de GaN de type p forme des hétérojonctions dont les propriétés d’électroluminescence sont évaluées. D’autre part, les poudres luminophores à base d’aluminoborate ont été synthétisées par la méthode Pechini, en substituant l’yttrium habituellement présent dans les particules amorphes. L’optimisation des nouvelles compositions chimiques et des traitements thermiques offre une émission spectrale large, dont le rendement quantique interne de luminescence dépasse 60 %. Cette étude permet une meilleure compréhension du piégeage d’espèces carbonées, et de leur rôle dans la luminescence. Finalement, l’intérêt des consommateurs pour de telles structures sans matériaux critiques et à basse énergie grise est mesuré et offre des perspectives optimistes pour leur développement
The widespread implementation of white light-emitting diodes (wLEDs), based on the blue electroluminescence of an LED and the yellow photoluminescence of a phosphor, represents a major opportunity to reduce global energy consumption. The performances of wLEDs are based on materials considered as critical, such as gallium and gallium/indium nitrides for the blue LED, and cerium doped yttrium aluminium garnet for the phosphor. The synthesis of these materials require costly and high-temperature physical and chemical deposition techniques. In this context, new non-critical materials have been studied and manufactured by soft chemistry methods: ZnO nanowires array as n-type semiconductor, and aluminoborate powders as phosphor. On the one hand, the mechanisms of the extrinsic doping and related modification of the growth of ZnO nanowires deposited by chemical bath deposition were investigated, showing the dominant roles of pH and precursor concentrations. Defects and complex defects incorporated in ZnO nanowires, crucial from an application point of view, greatly modify their optical and electrical proprieties. Their epitaxial growth on p-type GaN thin films forms heterojunctions whose electroluminescence properties are evaluated. On the other hand, aluminoborate-based phosphors powders were synthesized by the Pechini method, by substituting yttrium, usually present in the amorphous particles. The optimization of the new chemical compositions and thermal annealing offers a broad emission whose internal quantum luminescence efficiency exceeds 60 %. This study provides a better understanding of the trapping of carbon species, and their role in the luminescence. Eventually, consumer interest in such structures without critical materials and with low embodied energy is measured and offers optimistic prospects for their development

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Gao, Xue. "Injection de spin dans les semiconducteurs et les matériaux organiques." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0059/document.

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Abstract:

La spintronique utilisant des matériaux semi-conducteurs est un sujet de recherche très actif. Elle permet de combiner le potentiel des semi-conducteurs avec le potentiel des matériaux magnétiques. Le GaN pourrait être un bon candidat pour des applications en spintronique car le temps de relaxation de spin est très long. La spintronique organique est également un domaine de recherche en plein essor en raison de la longue durée de vie de spin des porteurs de charge ainsi que de leur coût relativement bas, de leur flexibilité et de leur diversité chimique. Dans un premier temps, nous montrerons que la polarisation circulaire de la lumière émise par une LED contenant une couche unique de points quantiques InAs / GaAs (QD) InAs / GaAs dopés p peut atteindre environ 18% sans champ magnétique extérieur. Une corrélation claire est établie entre le degré de polarisation de la lumière émise et l’aimantation perpendiculaire de l’injecteur. La polarisation atteint un maximum pour une polarisation appliquée de 2.5 V à 10 K, ce qui correspond à un courant injecté de 6 µA. En outre, nous observons un comportement remarquable de la polarisation pour un température comprise entre 60K et 80K. L’évolution de la polarisation en fonction de la température est discutée à la lumière de la compétition entre le temps de vie de recombinaison radiative τr et le temps de relaxation de spin τs. De plus, nous avons développé un injecteur de spin présentant une anisotropie magnétique perpendiculaire sur GaN. Nous avons d’abord optimisé la croissance de MgO pour différentes températures du substrat. Nous avons ensuite étudié la croissance de Fe puis de Co sur MgO/GaN. L’injecteur de spin Co(0001)/MgO(111) a été retenu car celui-ci permet d’obtenir un anisotropie magnétique perpendiculaire. De plus, les calculs ab initio ont également montré que l’interface Co/MgO(111) présente une grande anisotropie magnétique. Finalement, nous étudions les MFTJ basés sur une barrière de PVDF organique dopée avec des nano-particules de Fe3O4. Nous avons fabriqué avec succès une multicouche de La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co, dans laquelle la barrière organique en poly (fluorure de vinylidène) (PVDF) a été dopée avec des nanoparticules ferromagnétiques de Fe3O4. En modifiant la polarisation du PVDF, l’effet tunnel dans la jonction multiferroïque peut être commuté via la partie LSMO/PVDF/Co (polarisation positive) ou via la partie Fe3O4/PVDF/Co (polarisation négative). Cela correspond à une inversion de la magnétorésistance à effet tunnel (TMR) de + 10% à -50%, respectivement. Notre étude montre que les jonctions tunnel multiferroïques organiques dopées avec des particules magnétiques pourraient créer de nouvelles fonctionnalités en jouant sur l’interaction du magnétisme des nanoparticules avec la ferroélectricité de la barrière organique
Spintronics with semiconductors is very attractive as it can combine the potential of semiconductors with the potential of the magnetic materials. GaN has a long spin relaxation time, which could be of potential interest for spintronics applications. Organic spintronics is also very appealing because of the long spin lifetime of charge carriers in addition to their relatively low cost, flexibility, and chemical diversity. In this thesis, we investigate spin injection in spin LEDs containing either InAs/GaAs quantum dots or InGaN/GaN quantum wells. Moreover, we further study spin polarized transport in organic multiferroic tunnel junctions (OMFTJs). Firstly, we will show that the circular polarization of the light emitted by a LED containing a single layer of p-doped InAs/GaAs quantum dots (QDs) can reach about 18% under zero applied magnetic field. A clear correlation is established between the polarization degree of the emitted light and the perpendicular magnetization of the injector layer. The polarization reaches a maximum for an applied bias of 2.5V at 10K, which corresponds to an injected current of 6 µA. Also, we report a remarkable behavior of the polarization in the temperature region 60-80K. The interpretation of the bias and temperature dependence of the polarization is discussed in light of the competition between radiative recombination time τr and the spin relaxation time τs. In addition, significant efforts have been devoted to developing a perpendicular spin injector on GaN based materials to achieve spin injection without applying a magnetic field. Firstly, the growth of MgO has been investigated at various growth temperatures. Then, we studied the growth of either Fe or Co on MgO/GaN. In contrast to Fe/MgO, the Co/MgO spin injector yields a clear perpendicular magnetic anisotropy. In addition, ab-initio calculations have been performed to understand the origin of the perpendicular magnetic anisotropy at the Co/MgO(111) interface. Finally, we investigate multiferroic tunnel junctions (MFTJs) based on organic PVDF barriers doped with Fe3O4 nano particles. The organic MFTJs have recently attracted much attention since they can combine advantages of spintronics, organic and ferroelectric electronics. We report on the successful fabrication of La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co OMFTJ, where the poly(vinylidene fluoride) (PVDF) organic barrier has been doped with ferromagnetic Fe3O4 nanoparticles. By changing the polarization of the ferroelectric PVDF, the tunneling process in OMFTJ can be switched either through the LSMO/PVDF/Co part (positive polarization) or through the Fe3O4/PVDF/Co part (negative polarization). This corresponds to a reversal of tunneling magnetoresistance (TMR) from +10% to -50%, respectively. Our study shows that the doping of OMFTJs with magnetic nanoparticles can create new functionalities of organic spintronic devices by the interplay of nanoparticle magnetism with the ferroelectricity of the organic barrier

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Gruart, Marion. "Elaboration et propriétés de nanofils à base d'InGaN pour la réalisation de micro et nanoLEDs." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY031.

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Abstract:

Les semiconducteurs III-N, incluant le GaN, l’AlN, l’InN et leurs alliages, font l’objet d’un intérêt grandissant pour le développement de dispositifs optoélectroniques. Leur gap direct dont l’énergie est comprise entre l’UV profond et l’IR (de 6,14 à 0,64 eV) permet d’exploiter une large gamme du spectre et ainsi viser de nombreuses applications. Depuis la réalisation des premières LEDs bleues à base de puits quantiques InGaN/GaN, ayant donné lieu au prix Nobel de physique de 2014, l’alliage InGaN est particulièrement étudié pour le développement des LEDs visibles. La fabrication des matériaux III-N par épitaxie fait cependant face à de nombreuses difficultés, incluant le large désaccord de maille entre les différents matériaux III-N, ainsi qu’avec les substrats disponibles. Les défauts structuraux générés par les contraintes d’épitaxie, diminuant drastiquement l’efficacité des dispositifs opto-électroniques, font ainsi partie des obstacles majeurs quant au développement des LEDs III-N.Facilitant la relaxation latérale des contraintes d’épitaxie grâce à leur facteur de forme, les nanofils semiconducteurs sont largement étudiés pour la réalisation d’hétérostructures axiales d’excellente qualité structurale. La thèse présentée ici s’intéresse ainsi à l’épitaxie de nano et microfils III-N pour la réalisation de structures LEDs visibles. En particulier, nous chercherons à optimiser l’efficacité des LEDs à haute teneur en In (environ 35%In) pour l’émission dans la gamme rouge. L’épitaxie par jet moléculaire assistée par plasma (PA-MBE) est une technique particulièrement adaptée pour cette étude car elle permet de générer des nanofils à base d’InGaN/GaN dont la composition en In peut varier entre 0 et 100%. Afin de contrôler le diamètre et l’espacement des fils tout en s’affranchissant des inhomogénéités des nanofils auto-nucléés, nous choisissons d’effectuer une reprise d’épitaxie PA-MBE sur des pseudo-substrats réalisés par croissance sélective. Ces pseudo-substrats, contenant des nano et microfils ordonnés de GaN d’orientation [0001], nous permettent d’ouvrir une étude approfondie sur les mécanismes de croissance du GaN et de l’InGaN en fonction des dimensions des fils.L’optimisation d’un dispositif nécessite dans un premier temps de bien maîtriser les mécanismes de croissance intervenant lors de l’homoépitaxie du GaN ou lors de l’hétéroépitaxie de l’InGaN sur les fils GaN. Une première étude sur le mécanisme d’élongation des fils GaN a mis en évidence une nucléation préférentielle en périphérie de la surface supérieure des fils des nouvelles couches atomiques, ainsi que la formation de différents plans cristallins au sommet des fils selon les conditions de croissance. Sachant que l’incorporation de l’In est sensible à l’orientation de croissance, le contrôle des plans cristallins formés constitue une étape clef à la préparation de surface pour l’épitaxie de la zone active de la LED. Contrairement aux structures LEDs MBE à base d’InGaN semi-polaire présentées dans la littérature, nous choisissons l’orientation [0001] permettant de garantir une unique composition d’InGaN par fils pour la réalisation de LEDs monochromatiques. De plus, l’élargissement du sommet du fils GaN permet d’éliminer une source de court-circuit et d’améliorer l’homogénéité fil à fil avant l’épitaxie de l’InGaN. Les analyses optiques, microscopiques et chimiques ont montré que la réalisation de super-réseaux de morphologie pyramidale permettait de réduire la quantité de défauts non-radiatifs dans la zone active et d’augmenter l’intensité de la luminescence. De plus ces structures permettent d’augmenter la surface d’injection électrique dans la zone active, améliorant l’efficacité de la LED. Enfin, l’électroluminescence des LEDs réalisées dans cette thèse couvre une grande gamme du spectre visible (450-610 nm)
III-N semi-conductors, including GaN, AlN, InN and their alloys, are now firmly established as a current solution for solid state lighting and related applications due to their direct band gaps ranging from deep UV to IR (6,14 eV to 0,64 eV). Since the realization of InGaN/GaN quantum wells based blue LEDs, rewarded by the 2014 Nobel Prize in physics, InGaN based visible LEDs have emerged as a prime candidate for lighting applications. However, one of the main challenges for the fabrication of III-N based devices is the large lattice mismatch between the III-N epilayers and the available substrates. Consequently, a high density of extended defects is induced by plastic relaxation, drastically decreasing the LEDs’ efficiency.Semiconductor nanowires are intensely studied for the realization of high efficacity axial heterostructures, due to the greatly eased elastic strain relaxation resulting from their large aspect ratio. With the aim of realizing red emitting InGaN based LEDs and overcome the green gap issue, this PhD work is mainly focused on the growth of InGaN/GaN nanowires and micro-columns with high In content (approximately 35%In). The growth is achieved by using plasma-assisted molecular beam epitaxy (PA-MBE) on [0001]-oriented GaN wires templates, ranging in diameter from nanowires to micro-columns to provide a better understanding of these key parameters.Optimization of such devices requires an extensive understanding of GaN and InGaN growth on top of GaN wires. Firstly, GaN nanowires elongation mechanism was shown to be governed by peripheral nucleation. Depending on GaN growth conditions, the top crystallographic planes are tuned from semi-polar planes to c-planes, making possible a surface preparation for the growth of InGaN active region of LED devices. As a new approach, we propose in this work to perform the InGaN growth on a Ga-polar [0001] GaN top surface, in contrast to the InGaN grown on semi-polar facets reported in literature. Taking into account the In incorporation efficacity with respect to the growth orientation, the InGaN epitaxy on a [0001] top facet guarantees a unique InGaN composition on each wire for the realization of monochromatic LEDs. Moreover, the enlargement of GaN wires toward the top was shown to eliminate a parasitic short-circuit and reduce the wire diameters variability. The replacement of the InGaN section by a pyramidal InGaN/GaN superlattice was observed to reduce non-radiative recombinations and increase the InGaN luminescence intensity. Additionally, these structures increase the surface of current injection in the active region of the LEDs, improving their efficiency. Finally, electroluminescence from LEDs realized during this PhD is covering a large range of visible spectrum from 450 nm to 610 nm

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Banda, Gnama Mbimbiangoye Mallys Elliazar. "Mesure et modélisation du comportement de matériaux diélectriques irradiés par faisceau d'électrons." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30208/document.

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Abstract:

Dans leurs usages courants comme isolants électriques, les matériaux solides organiques sont constitutifs aussi bien des câbles de transport d'énergie électrique, des circuits de commande et de conversion de puissance que des composants (micro)électroniques ou des systèmes embarqués (revêtement thermique des satellites, batteries d'accumulateurs...). La diversité des contraintes d'utilisation auxquelles ils sont soumis (champ électrique, rayonnement, température, humidité...) les prédisposent à emmagasiner des charges en leur sein, susceptibles d'affecter la fiabilité des systèmes qui en dépendent. L'un des moyens communément mis en œuvre pour étudier le comportement électrique de ces charges est la mesure de la distribution spatio-temporelle des charges d'espace, en soumettant le diélectrique à une différence de potentiel continue à travers deux électrodes. Cette méthode ne permet cependant pas toujours de distinguer clairement la contribution des charges dues à la génération, d'une part, et celles dues aux phénomènes de transport, d'autre part. Cette étude propose une approche alternative, consistant à déposer sous vide des charges (électrons) au sein de l'isolant par le biais d'un faisceau d'électrons, à une position connue et en quantité maîtrisée, en prenant en compte d'autres processus physiques liés à l'implantation d'électrons afin de prévoir et modéliser le comportement de ces matériaux irradiés. Des films de PolyEthylène basse densité (PEbd), préparés par thermomoulage, ont été irradiés par un faisceau d'électrons de 80 keV avec un flux de 1 nA/cm2. Les mesures de charge d'espace par la méthode Electro-Acoustique Pulsée (PEA), réalisées d'abord in-situ, puis ex-situ sous polarisation électrique DC, confirment une localisation effective de charges au sein du matériau. Les résultats sous polarisation électrique après irradiation mettent en évidence une importante présence de charges positives dans la zone irradiée du diélectrique. Les caractérisations électriques des films PEbd irradiés montrent un comportement complètement différent de celui d'un même matériau non-irradié, laissant penser à une modification de la structure chimique du matériau. Des mesures physico-chimiques (spectroscopie infra-rouge, Photoluminescence et Analyse Enthalpique Différentielle-DSC) sur ces films PEbd irradiés, ne montrent pas une dégradation significative de la structure chimique du diélectrique qui expliquerait le comportement électrique observé sous polarisation post-irradiation. Des mesures complémentaires montrent le comportement réversible du PEbd irradié puis polarisé, qui serait uniquement lié à la présence des charges générées par le faisceau. Les données expérimentales de cette étude ont parallèlement alimenté un modèle numérique de transport de charges, développé pour tenir compte des contraintes sous irradiation. Ce modèle a permis de reproduire les résultats d'implantation de charge par faisceau d'électrons in-situ ainsi que la majorité des processus électriques observés sur du PEbd irradié puis polarisé. Il confirme l'impact de la charge déposée par faisceau d'électrons sur le comportement sous polarisation et permet de conclure quant à l'origine des charges positives observées post-irradiation, qui seraient dues aussi bien aux phénomènes d'injection aux électrodes qu'à la création de paires électrons/trous par le faisceau d'électrons pendant l'irradiation
In their common uses as electrical insulators, organic solid materials are constitutive of electric power transmission cables, power control and conversion circuits as well as (micro) electronic components or embedded systems (thermal coating of satellites, batteries of accumulators, etc.). Under various constraints of use (electric field, radiation, temperature, humidity ...) they can accumulate charges in their bulk which could affect the reliability of the systems in which they are employed. One of the commonly used means to study the electrical behavior of these charges is to measure the spatiotemporal distribution of charges by subjecting the dielectrics to a continuous potential difference between two electrodes. However, this method does not always allow clearly distinguishing the contribution of charges due to generation on the one hand and the one due to transport phenomena on the other hand. This study proposes an alternative approach, consisting in generating charges (electrons) within the electrical insulation using an electron-beam under vacuum. The charges are hence deposited at a known position and in a controlled quantity. Other physical processes related to the implantation of electrons must then be taken into account in order to predict and model the behavior of these irradiated materials. Low-density polyethylene (LDPE) films, prepared by thermal molding, were irradiated by a 80 keV electron-beam with a current flux of 1 nA/cm2. Space charge measurements using the Pulsed Electro-Acoustic (PEA) method, performed first in-situ and then ex-situ under DC electrical polarization, confirm an effective localization of charges within the material. The results under electrical polarization after irradiation show an important amount of positive charges in the irradiated zone of the dielectric. The electrical characterizations of irradiated LDPE films show a completely different behavior compared to the same non-irradiated material, suggesting a modification of the chemical structure of the material. Physico-chemical measurements (infrared spectroscopy, Photoluminescence and Differential Scanning Calorimetry-DSC) on these irradiated PEbd films do not show a significant degradation of the chemical structure of the dielectric which would explain the observed electrical behavior under post-irradiation polarization. Additional measurements show the reversible behavior of the irradiated then polarized PEbd, which would be only related to the presence of the charges generated by the beam. The experimental data of this study have simultaneously fed a numerical model of charge transport, developed to take into account the irradiation constraints. This model allows reproducing the in-situ results of charge implantation by the electron beam as well as the majority of the electrical processes observed on irradiated and polarized LDPE. It confirms the impact of the electron-beam deposited charge on the behavior under polarization and allows concluding on the origin of the positive charges observed after irradiation, which would be due to injection at the electrodes as well as to the creation of electron-hole pairs by the electron-beam during irradiation

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Hahn, Wiebke. "Disorder-induced localization effects in nitride semiconductor compounds and devices." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX049.

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Abstract:

Il y a de plus en plus d'indications que le désordre d’alliage influence fortement les propriétés électriques et optiques des composés semi-conducteurs. Dans les alliages ternaires de nitrures, le désordre intrinsèque de composition, qui résulte de la distribution aléatoire des atomes sur le réseau cristallin, induit de forts effets de localisation électronique. Ces effets semblent avoir un impact majeur sur les performances des diodes électroluminescentes (LED) à base de nitrures, utilisées pour l’éclairage. Il est donc primordial d'aborder cette question car de très importantes économies d'énergie sont en jeu. Mais l'étude des effets du désordre d’alliage n'est pas triviale car l'échelle de longueur caractéristique pertinente est de l'ordre de quelques nm.Au cours de cette thèse, nous avons utilisé la spectroscopie d'électroluminescence à effet tunnel pour détecter la recombinaison radiative d'électrons injectés localement par une pointe de microscope à effet tunnel dans un puits quantique de type GaN / InGaN / GaN, similaire à ceux qui constituent la partie active des LED. Des pics étroits, caractéristiques de l’émission à partir d'états localisés uniques, sont détectés. Les fluctuations de la forme du spectre d'électroluminescence tunnel sont observées à l’échelle de quelques nm, qui correspond à la taille caractéristique des régions de localisation induites par le désordre d’alliage, comme le prédit la théorie dite du paysage de localisation
There are growing indications that alloy disorder controls to a large extent the electrical and optical properties of semiconductor compounds. In nitride ternary alloys, intrinsic compositional disorder, resulting from the random distribution of atoms on the crystal lattice, induces strong electronic localization effects. These disorder-induced localization effects are suspected to have a major impact on the performances of nitride-based light-emitting diodes (LEDs). It is therefore of primary importance to address this issue as huge energy savings are concerned. However, the investigation of alloy disorder effects is not trivial since the typical disorder length scale is in the nm range.During this thesis, we developed a scanning tunneling electroluminescence (STL) spectroscopy experiment to detect the radiative recombination of electrons locally injected by a scanning tunneling microscope tip in a GaN/InGaN/GaN quantum well, similar to those present in the active region of LEDs. Narrow emission peaks are detected which are characteristic of emission from single localized states. Fluctuations in the line shape of the local electroluminescence are observed at the scale of a few nm which evidence localization effects induced by alloy disorder. These experimental results are in good agreement with the so-called localization landscape theory which provides an effective confining potential map for the carriers exhibiting nanometer size localization regions

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Delaunay, Wylliam. "Synthèse et caractérisation de nouveaux matériaux organophosphorés pour des applications en optoélectronique." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00942602.

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Abstract:

Ce manuscrit décrit la synthèse et la caractérisation de nouvelles molécules incluant un cœur organophosphoré, le phosphole. Certaines de ces molécules ont été utilisées pour la fabrication de dispositifs OLEDs ou de cellules photovoltaïques organiques. Le premier chapitre fait un état de l'art de la chimie du phosphole dans le domaine des matériaux organiques entre 2010 et 2013. Le second chapitre décrit la synthèse et l'étude physico-chimique de molécules qui permettent de moduler l'angle de torsion dans les systèmes π conjugués pour faire varier les propriétés optiques et rédox. Une de ces molécules a permis la fabrication d'une diode blanche organique. Le troisième chapitre de ce manuscrit présente une structure tridimensionnelle intéressante, le 1,1-biphosphole. En plus de posséder une structure tridimensionnelle, ces structures présentent un mode de conjugaison original, la conjugaison σ-π, qui permet de réduire l'écart HO-BV de nos systèmes. Une de ces molécules a permis la fabrication de la première cellule photovoltaïque organique avec un dérivé du phosphole inséré dans la couche active. Dans une deuxième partie, ce chapitre traite également de la réactivité originale du 1,1'-biphosphole qui permet de fonctionnaliser l'atome de phosphore par une simple substitution nucléophile, permettant d'insérer une grande variété de substituants pour moduler les propriétés des molécules. Pour finir, ce manuscrit présente un quatrième chapitre qui implique le phosphole comme unité coordinante afin de réaliser des nouveaux complexes qui permettent de réaliser une ortho-métallation par activation C-H. De nouveaux complexes ortho-métallés d'Ir(III) et de Rh(III) ont été synthétisés et caractérisés.

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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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Abstract:

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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Provost, Marion. "Intégration de couches hybrides de base sol-gel dans les architectures de passivation de dispositifs OLED." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT056.

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Abstract:

L’application de la technologie OLED (diode électroluminescente organique) pour l’affichage est actuellement principalement portée par le marché des écrans de télévision et des smartphones. Les matériaux et les substrats utilisés permettent de produire des dispositifs légers, compacts, voire flexibles, possédant un excellent contraste image et une fréquence de rafraîchissement élevée. Les contraintes technologiques limitant l’industrialisation concernent la durée de vie des dispositifs. D’une part, les matériaux utilisés dans les structures OLEDs sont dégradés en présence d’eau et d’oxygène, il est donc essentiel de passiver le dispositif avec une structure de haute qualité barrière à l’atmosphère. D’autre part, il est nécessaire d’ajouter une protection mécanique en surface, sous forme de capot ou de protection monolithique, modulable en fonction de l’application visée. Ces travaux de thèse visent à développer une nouvelle conception de packaging, intégrant des nanocomposites organiques-inorganiques au sein de l’architecture d’encapsulation multicouche développée au CEA-LETI, et appliquée aux écrans de petite taille (microdisplays) OLED réalisés sur substrat silicium. Ces matériaux permettent de cumuler des propriétés d’ordinaire antagonistes ; celles de la phase organiques (flexible, déposable par voie liquide) et celles de la phase inorganique (barrière au gaz, résistance mécanique et chimique). Les résultats reposent sur le contrôle fin de la morphologie ; le procédé sol-gel a donc été choisi pour sa versatilité. Nous avons montré qu’il était possible de définir plusieurs formulations composites. L’une en particulier, basée sur des nanoparticules de silice intégrées dans une matrice polymère, s’est révélée compatible avec l’encapsulation monolithique des substrats OLED, permettant notamment la reprise de contact électrique. L’ajout de ce matériau au sein de l’architecture de passivation augmente la résistance barrière au gaz et, par extension, la durabilité des dispositifs en conditions climatiques sévères. Utilisé en tant que protection mécanique de surface, cette solution en couche mince n’atteint pas la résistance mécanique des capots de verre, mais permet malgré tout de protéger les substrats pendant toutes les phases de fabrication et de manipulation. L’avantage principal de cette solution packaging réside dans la diminution de l’épaisseur totale, augmentant le contraste en limitant fortement les pertes lumineuses, et ouvrant la porte aux substrats et dispositifs flexibles
Due of the ongoing growth of smartphones and TVs displays markets, the application of OLED (Organic Light Emitting Diode) technology for displays has become a major center of interest. The materials and substrates used in such architectures allow to develop lightweight, compact and even foldable displays, demonstrating an excellent image quality and fast refresh rates. Currently, the technological drawbacks restricting the exploitation on industrial scale mainly concern the lifespan of the devices. First, materials used in OLED architecture are highly sensitive to moisture and oxygen ingress and require a high barrier encapsulation. In addition, a specific protection needs to be included to secure the device from mechanical failures. As so various options from glass lids to flexible barriers are likely to be considered depending on the intended use. This work deals with the production of OLED microdisplays deposited on silicon substrates, and aims to develop an alternative packaging solution, based on organic-inorganic nanocomposite layers, both on top and embedded into the multi-barrier passivation architecture previously developed at the CEA-LETI. Synergistic properties can be obtained from composite materials, enhancing the advantages of both the organic (flexibility, processability) and inorganic phase (barrier properties, mechanical and chemical resistance). As a high control on the morphology in required, the sol-gel process was therefore selected for its versatility. Several composite materials were designed. One selected formulation, based on silica nanoparticles dispersed in a polymer matrix, proved to be fully compatible with the monolithic encapsulation of OLED circuits, including, among other properties, the recovery of the electrical bonding. Passivation architectures using the composite as interface layer showed improved barrier properties as well as an enhanced durability of devices stored in warm and damp environment. Obviously, a thin hard-coat layer does not equal a glass lid in terms of mechanical resistance, yet our formulation provided a sufficient protection during the overall process and handling of the displays. The main advantages of this alternative packaging rely on the reduced thickness, increasing the contrast by minimizing the loss of luminous efficacy through guided mode and offering the prospect of flexible substrate manufacturing

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Cai, Muzhi. "Hybrid materials based on inorganic glasses doped with organophosphorus molecules for light emitting electrochemical cell applications." Thesis, Rennes, INSA, 2019. http://partages.insa-rennes.fr/share/page/document-details?nodeRef=workspace://SpacesStore/cc6fb318-d6f8-4126-8db4-a2a825a605a7.

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Abstract:

La cellule électrochimique électroluminescente (LEC) est un dispositif à couches minces, composé d’un semi-conducteur organique électroluminescent (OSC) et d’ions mobiles en tant que matériau actif intercalé entre une anode et une cathode. Dans le premier chapitre, le contexte et le mécanisme de la LEC ont été introduits. Dans le deuxième chapitre, nous avons dopé la molécule organophosphorée dans un verre de silicate contenant une teneur élevée en lithium par la méthode sol-gel. Dans le troisième chapitre, nous avons travaillé à l’obtention d’un verre de phosphate dopé à une molécule organophosphorée avec une conductivité ionique élevée par frittage Spark Plasma Sintering (SPS). Un verre de phosphate hybride ayant une conductivité ionique d'environ 10 -7 S / cm a été obtenu et une forte photoluminescence a été observée. En outre, les propriétés électrochimiques ont également été étudiées. De plus, lors du processus de préparation de la LEC par SPS, un phénomène intéressant a été découvert. Une émission bleue à large bande a été observée dans le verre d’oxynitrure de phosphate de zinc exempt de terres rares. Le quatrième chapitre est consacré à ce phénomène
The light-emitting electrochemical cell (LEC) is a planar layered device, which is comprised of an electroluminescent organic semiconductor (OSC) and mobile ions as the active material sandwiched between an anode and a cathode. Electrolyte is one of the “short slab” of LEC technology. The main objective of this work is developing a new LEC device based on organophosphorus molecule doped organic-inorganic hybrid glass electrolyte. This hybrid glass cannot be synthesized by using classic melt-quenching technique because the melting temperature of glass is always much higher than the degradation temperature of organic molecule. Thus, in this work, we devote to that how to dope the organophosphorus molecule into the glass with high ionic conductivity. In first chapter, the background and mechanism of LEC were introduced. In the second chapter, we attempted to dope the organophosphorus molecule into silicate glass containing high lithium content by sol-gel method. In third chapter, we are working to obtain organophosphorus molecule doped phosphate glass with high ionic conductivity through spark plasm sintering (SPS). A hybrid phosphate glass with ionic conductivity of around 10 -7 S/cm was obtained, and strong photoluminescence was observed. Besides, the electrochemical properties were investigated as well. Moreover, during the process of preparing the LEC by SPS, an interesting phenomenon was found. A broadband blue emission was observed in rare-earth free zinc phosphate oxynitride glass. The fourth chapter is focus on this interesting phenomenon

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Beddelem, Nicole. "Croissance et caractérisation de nitrures ZnGeN2 pour applications optoélectroniques." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0029/document.

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Abstract:

Les nitrures d'éléments II-IV ZnSiN2, ZnGeN2 et ZnSnN2 forment une famille de semi-conducteurs liés aux nitrures d'éléments III (le GaN et ses alliages contenant de l'aluminium ou de l'indium). Ils s'obtiennent par construction en remplaçant l'élément III (Ga) périodiquement par un élément II (Zn) puis par un élément IV (Si, Ge ou Sn), ses voisins de gauche et de droite dans le tableau périodique. La structure cristalline qui en résulte est très proche de celle du GaN wurtzite. Le ZnGeN2 présente un désaccord de maille avec le GaN inférieur à 1%. Sa largeur de bande interdite est de quelques pour cents identique à celle du GaN et le large décalage de bande entre le GaN et le ZnGeN2 permet la formation d'une hétérostructure de type II. Ces données ont ouvert la voie à l'étude théorique de l'intégration des matériaux II-IV-N2 dans les zones actives de LEDs GaN. Ces puits quantiques de type II pourraient contribuer à améliorer les propriétés d'émission à grandes longueurs d'onde (verte et au-delà) des émetteurs à base de GaN. L'alliage ZnSn{x}Ge{1-x}N2 (de x = 0 à x = 1) étant peu connu, l'objectif de la thèse est de réaliser une étude expérimentale du matériau sous forme de couches minces élaborées par pulvérisation cathodique magnétron réactive. Ses propriétés structurales, optiques et électriques sont étudiées au moyen de différentes méthodes d'analyse. Il paraît ainsi possible de moduler son paramètre de maille a (de 3.22 A à 3.41 A) ainsi que la largeur de la bande interdite (de 2.1 eV pour le ZnSnN2 à 3.0 eV pour le ZnGeN2) mais également ses propriétés électriques sur plusieurs ordres de grandeur. L'utilisation de substrats de GaN permet, en outre, une analyse de l'interface entre les deux matériaux et l'étude des effets de quasi-épitaxie
The II-IV-nitrides ZnSiN2, ZnGeN2 and ZnSnN2 represent a semiconductors family close to the III-nitrides (GaN and its aluminum and indium containing alloys). They are obtained by replacing periodically the group III element (Ga) by a group II element (Zn) and by a group IV element (Si, Ge or Sn), its left and right neighbors in the periodic table. The crystalline structure of ZnGeN2 is therefore really close to the one of wurtzite GaN. They show a lattice mismatch smaller than 1 %. The band gap of ZnGeN2 is almost identical to GaN and their large band offset enables the design of a type II heterostructure. These data set the stage for the theoretical study of II-IV-N2 integration into the active zones of GaN LEDs. These type II quantum wells could contribute to enhance the emission properties of GaN-based light emitters at high wavelengths (green and beyond). The ZnSn{x}Ge{1-x}N2 alloy (with x = 0 to x = 1) being rather unknown, the objective of this thesis is the experimental study of sputtered thin films of this material. Its structural, optical and electrical properties are investigated through different analysis methods. It seems possible to adjust its lattice parameter a (from 3.22 A to 3.41 A) as well as its band gap (from 2.1 eV for ZnSnN2 to 3.0 eV for ZnGeN2) but also its electrical properties on several orders of magnitude. The use of GaN substrates enables the investigation of the interface between both materials and quasi-epitaxy effects

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Jambois, Olivier. "Elaboration et étude de la structure et des mécanismes de luminescence de nanocristaux de silicium de taille contrôlée." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011284.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude des mécanismes de luminescence de nanocristaux de silicium (nc-Si) de taille contrôlée. Les matériaux étudiés sont des couches minces de SiO2 contenant des nc-Si confinés. La structure des films est caractérisée par spectroscopie d'absorption infrarouge, diffraction de rayons X et microscopie électronique à transmission. La distribution en taille des nc-Si est mesurée, montrant que la taille est contrôlée avec une faible dispersion.
Les mécanismes de luminescence sont étudiés par spectroscopie de photoluminescence continue et résolue en temps de 4 K à 300 K. Corrélés à l'étude de structure, les résultats de photoluminescence montrent que la qualité de la matrice et la taille des nc-Si contrôlent les propriétés de luminescence des nc-Si. Les mécanismes de recombinaison des porteurs sont étudiés. Enfin, le transport électrique dans les couches est caractérisé. L'électroluminescence est observée et montre le rôle joué par les nc-Si sur la luminescence.

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Llobel, Marc-Antoine. "Développement et application de méthodes de caractérisation pour la compréhension de la stabilité de modules photovoltaïques organiques fabriqués au déroulé." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI024/document.

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Abstract:

Afin de limiter son impact environnemental, un dispositif photovoltaïque doit être performant, durable dans le temps et fabriqué avec un procédé peu énergivore. Depuis 2 décennies les cellules photovoltaïques organiques ont vu leurs rendements se décupler (14 % atteint en 2018) les rendant de plus en plus compétitives avec les technologies dominant le marché.Les dispositifs organiques commerciaux sont généralement produits par impression réalisée à l’air ambiant et possèdent donc des coûts de fabrication relativement faibles. La durée de vie de ces systèmes variera selon les matériaux mis en jeux et selon l’environnement d’utilisation et reste un point faible de la technologie . Un nombre important de groupes présentent des études de durée de vie sur des dispositifs de petites surfaces et dont le procédé de fabrication n’est pas au stade industriel. Le travail présenté dans ce manuscrit a été mené en collaboration avec ARMOR et le CEA-INES et a pour but de présenter l’application de méthodes de caractérisations et d’analyses non destructives, permettant d’expliquer l’évolution sous illumination des modules photovoltaïques organiques (OPV) produits au déroulé sur ligne pilote. Nous présenterons le développement et l’utilisation de méthodes d’imagerie (électroluminescence, photoluminescence), de caractérisations I(V) sous illumination variable et de modélisation, permettant de comprendre les différences observées sur les performances après fabrication et après vieillissement. Un comparatif entre des cellules et des modules OPV sera également établi. Ce travail a ainsi permis de mettre en évidence les disparités existantes au sein de modules issus d’un même procédé de fabrication. De plus, certaines causes de dégradation de ces modules sous illumination ont été identifiées et des solutions sont proposées pour y remédier
In order to limit its environmental impact, a photovoltaic device must be efficient, sustainable and manufactured with a process that consumes low energy. In the last two decades organic photovoltaic cells have seen their efficiency increase tenfold (14% reached in 2018) making them more and more competitive with market-leading technologies (Si, thin films).Commercial organic devices are generally produced by printing in ambient air and therefore have relatively low manufacturing costs. The lifespan of these systems will vary with the materials involved and the applied stress and remains a weak point of the technology . A large number of research groups present lifetime studies on small scale devices produced at lab-scale. This work was conducted in collaboration with ARMOR and CEA-INES and aims at presenting the application of non-destructive characterization and analysis methods, to explain the evolution under illumination of organic photovoltaic modules (OPV) produced by roll-to-roll on an industrial pilot line. We will present the development and use of imaging methods (electroluminescence, photoluminescence), variable illumination measurement and modeling to explain the differences in performances after manufacturing and after aging between cells and OPV modules. This work has thus made it possible to highlight the disparities existing within modules and cells resulting from the same manufacturing process. In addition, some of the causes of degradation of these modules under illumination have been identified and mitigation strategies have been proposed

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Rolles, Mélanie. "Étude théorique de la faisabilité des LED à base de ZnGeN2." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0206/document.

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Abstract:

Le développement de LED à base de nitrures représente un enjeu important tant sur le plan scientifique qu’industriel et sociétal. De par leur large bande interdite, les matériaux semi-conducteurs à base de nitrures d’éléments III (composés III-N) tels que le GaN et ses alliages sont de très bons candidats pour la réalisation de dispositifs optoélectroniques nouveaux. Néanmoins, ces systèmes présentent bon nombre de limitations, principalement dues à l’évolution des propriétés de l’InGaN lorsque la concentration d’indium augmente. Les effets de contrainte et de polarisation affectent la qualité du matériau et donc l’émission spontanée de la LED en général. De plus, dans un contexte de raréfaction des ressources naturelles, l’utilisation de l’indium, matériau rare et cher, doit se faire de manière raisonnée. Or les systèmes actuels (micro-écran, dispositifs portatifs, ...) requièrent des LED toujours plus puissantes et riches en Indium. Le but est aujourd’hui d’obtenir des LED haute performance, avec un bon rendu de couleurs et surtout à moindre coût en utilisant des matériaux alternatifs. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce sujet de thèse qui consiste en l’étude théorique du matériau ZnGeN2 et de son introduction au sein d’une structure LED. L’idée est ici de créer un puits quantique de type II InGaN-ZnGeN2 afin d’augmenter l’efficacité des zones d’actives et ainsi de réaliser des LED pouvant opérer sur une large gamme de longueurs d’ondes allant de l’IR à l’UV. Cette approche permet de diminuer la quantité d’indium dans les LED et ainsi de créer des structures moins onéreuses avec un matériau de meilleure qualité. Le ZnGeN2 dérive des nitrures d’éléments III en remplaçant le groupe III alternativement par un élément du groupe II (Zn) et du groupe IV (Ge). Les énergies de gap et le paramètre de maille de ZnGeN2 sont très proches de ceux du GaN. De plus, les organisations cristallographiques sont similaires et le large décalage de bande entre InGaN et ZnGeN2 autorise la formation d’une hétérostructure du type II InGaN/ZnGeN2. L’insertion d’une couche de ZnGeN2 dans une structure classique de puits quantique GaN/InGaN aboutit à des modifications significatives : le fort confinement des trous dans la couche de ZnGeN2 autorise l’utilisation d’une quantité moindre d’indium dans le puits. Dans le puits quantique de type II InGaN/ZnGeN2 une fine couche d’AlGaN est utilisée comme barrière pour un meilleur confinement. L’ensemble permet d’obtenir un meilleur recouvrement des fonctions d’ondes électron-trou comparé à celui obtenu dans le cas d’une LED classique. Au cours de la thèse nous présenterons les résultats des simulations des différentes structures LED avec puits quantique de type-II. Nous étudierons des structures LED pour des émissions dans le vert et le rouge. Différentes géométries de LED seront développées en faisant varier la position et l’épaisseur de la couche de ZnGeN2. Nous utiliserons ici le logiciel de simulation SILVACO/ATLAS avec le modèle k.p à six bandes pour le calcul de la structure de bandes, qui prend en compte les effets de tension, l’enchevêtrement des bandes de valence ainsi que les polarisations spontanées et piézoélectriques
Nitride LEDs development presents significant scientific and societal issues. The aim is to get low-cost, high efficiency LEDs with accurate color-rending (typically the Color Rending Index has to be higher than 90). Due to their large band gap (from 0.8 to 6.2 eV), III-N materials, as GaN and alloys, are still used for LEDs development. Nevertheless, they present several huge limitations mainly due to the evolution of InGaN properties for higher Indium concentrations. Strain and polarization effects affect then the LED quality through the reduction of the spontaneous emission. New high-performance devices require the development of new materials and the introduction of ZnGeN2 layers could be an alternative solution. We report here on a new green and red-emitting light emitting device (LED) architecture containing only 16% of indium. The structure is based on the use of a new type-II ZnGeN2/In0.16Ga0.84N quantum well. Type II InGaN-ZnGeN2 quantum wells (QWs) were proposed for the improvement of efficiency in active regions and realizing then devices operating in a large wavelength range from UV to IR. The zinc germanium nitride (ZnGeN2) is a new promising semiconductor for optoelectronic devices such as LED or photovoltaic cells due to its large, direct, and adjustable band gap, most particularly considered to overcome the green-gap issue in LED technology. ZnGeN2 derives from the III-nitride elements by replacing the III-group alternatively by a group II (Zn) and a group IV (Ge). Both the energy band gap and the lattice parameters of ZnGeN2 are very close to those of GaN. The crystallographic organizations are similar and the recently predicted large band offset between GaN and ZnGeN2 allows the formation of a type-II InGaN-ZnGeN2 heterostructure. Studies of ZnGeN2 based quantum well behaviors are scarce and no information on the overall electro-optical operation of such LED is available. We simulate here with SILVACO/ATLAS the complete behavior of a green and red LED structures in which the active region is a type-II ZnGeN2/In0.16Ga0.84N quantum well. A thin AlGaN layer is used as a barrier for a better carrier confinement. The position and the thickness of the ZnGeN2 layer are parameters used to examine the luminous and electrical behavior as well as the external quantum efficiency of this LED compared to a standard InGaN-based LED emitting at the same wavelength. Inserting a ZnGeN2 layer in a conventional type-I InGaN QW structure yields significant modifications. The strong confinement of holes in the ZnGeN2 layer allows the use of a lower In-content InGaN QW with uniform In content. We demonstrate a significant enhancement of the spontaneous emission and the possibility to reach both a better quantum efficiency and light output when using the type-II structure. The self-consistent 6-band k.p method is used to perform the band structure calculations, which consider the effect of strain, the valence band mixing, and the spontaneous and piezoelectric polarizations

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Carrara, Serena. "Towards new efficient nanostructured hybrid materials for ECL applications." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAF016/document.

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Abstract:

Cette thèse vise à développer de nouveaux matériaux hybrides pour les applications en électrochimiluminescence. Les propriétés électrochimiluminescentes de nouveaux complexes de Pt(II) et d’Ir(III) ont été explorés comme alternative aux marqueurs existants. En plus, la combinaison de complexes et de carbon nanodots portant des groupes primaires ou tertiaires à la surface comme espèces coréactives a abouti à une stratégie intéressante pour éliminer la TPrA. Les carbon nanodots dans un systéme lié par liaison covantent avec complexes métalliques sont non seulement un support innocent pour les espèces actives d’ECL, mais agissent également comme coréactif, se révélant être une plateforme auto-améliorante en ECL. Enfin, un véritable immunoessai pour la détection des marqueurs cardiaques a été mis au point avec une sensibilité et une stabilité accrues pour les applications de détection biologique et biomédicale. La même technologie peut alors être appliquée à une variété d’autres analytes, ouvrant ainsi le site à d’autres dosages
This doctoral dissertation aim to develop new hybrid materials for ECL applications. In the field of metal complexes, the electrochemiluminescent properties of new Pt(II) and Ir(III) complexes were investigated as alternative of existing complexes. Passing to nanomaterials, the combination of labels and NCNDs bearing primary or tertiary groups on the surface as alternative co-reactant species resulted an interesting strategy to eliminate the toxic TPrA. In particular, NCNDs in covalently linked system with metal complexes is not only an innocent carrier for ECL active species, but act also as co-reactant in the ECL process, revealing itself an ECL self-enhancing platform. Finally, a real immunoassay for cardiac marker detection has been built with enhanced sensitivity and stability, which is of fundamental importance for biological and bio-medical detection applications. The same technology can be applied to a variety of other analytes opening the venue to other assays

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Su, Xiaolu. "Engineering, Synthesis, and Characterization of New Multi-lamellar Liquid Crystalline Molecular Architectures based on Discotic and Calamitic π-Conjugated Mesogens." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066392/document.

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Abstract:

Grace à leurs propriétés d’auto-réparation et d’auto-organisation, les matériaux pi-conjugués liquide-cristallins (LCs) présentent un grand intérêt pour l’élaboration de matériaux semi-conducteurs à hautes performances. Ils peuvent être utilisés pour différents types d’applications en électronique organique telles que les cellules solaires (OPV), les diodes électroluminescentes (OLED) et les transistors à effet de champs (OFET). Dans ce travail, nous avons conçu et préparé une nouvelle famille de LCs combinant des entités pi-conjuguées de type calamitique et discotique au sein d’une architecture moléculaire unique. Plus particulièrement, nous avons imaginé trois différentes architectures telles que des dyades et triades linéaires et des triades ramifiées, incluant des dérivés discotiques de pérylène ou de triphénylène et des dérivés calamitiques de terthiophène, de benzothienobenzothiophène ou encore de pyromellitique. L’objectif était d’étudier leurs comportements liquide-cristallins et leurs propriétés d’auto-organisation et de transport de charges.Les résultats obtenus ont montré que ces matériaux donnent des auto-assemblages complexes formant des arrangements multi-lamellaires de bicouches, dans lesquelles les entités calamitiques et discotiques présentent une organisation dans le plan. De plus, en choisissant judicieusement les entités pi-conjuguées calamitiques et discotiques (type-p ou type-n), nous avons démontré que ce type de matériaux auto-organisés peut présenter des propriétés de transport de charge ambipolaire en formant des chemins distincts pour chaque type de charge (trou et électron) par nano-ségrégation de ces entités de type p et de type n
Due to their self-healing ability and their self-organization property, pi-conjugated liquid crystals (LCs) are materials of great interest to prepare high performance semiconducting materials. They can be used in different types of organic electronic applications such as solar cells (OPV), Organic Light-Emitting Diodes (OLED) and Organic Field-Effect Transistors (OFET). In this work, we were interested in designing and preparing a novel family of LCs combining π-conjugated discotic and calamitic moieties in a unique molecular architecture. More particularly, we designed three different molecular architectures based on a linear dyad, triad and a branched triad, which include discotic triphenylene or perylene and calamitic terthiophene, benzothienobenzothiophene or pyromellitic moieties. The objective was to study their liquid crystalline behaviors and their self-organization and charge transport properties.Based on our results, we demonstrated that these materials can form complex self-assemblies in the bulk such as multi-lamellar arrangements presenting bilayered lamellar phases with in-layer organization of both calamitic and discotic species. In addition, based on the appropriate choice of the disk- and rod-like π-conjugated cores (p-type or n-type), we showed that this kind of self-organized materials could exhibit ambipolar charge transport properties, presenting a spontaneous nanosegregation of p-type and n-type entities in bulk, and leading to well-defined distinct conductive channels for each type of charge carriers (hole and electron)

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Mbyas, Saroukou Mariame Scarlett. "Synthèse et étude de nouvelles molécules potentiellement polymérisables pour la fabrication de matériaux électroluminescents : analogues du 1,3,5 benzènetripyrrole, méthyle 3,5-bipyrrolebenzoate et 6,12-diméthyle-1,5-dipyrrolediazocane." Thèse, 2014. http://hdl.handle.net/1866/13695.

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Abstract:

Pyrroles are found in various natural products and in the chemical composition of certain drugs because of their interesting biological properties. Lipitor, Tolmetin and Amtolmetin are examples of drugs with 1,2,5-substituted pyrroles in their composition, in which biological activities have been certified. Moreover, pyrroles are used as precursors of semiconductor polymers, oligomers and dendrimers useful for the synthesis of electroluminescent materials used in devices, such as organic light-emitting diodes, field-effect transistors, solar and organic photovoltaic cells. We are interested in conjugated polymers based on pyrrole due to their optical properties, electrochemical and the conductivity produced by electron delocalization along their carbon chains. The overall objective of the work presented in this thesis is the synthesis of new molecules based on pyrrole for studying their electronic and electrochemical properties as well for the synthesis of conjugated polymers. Initially, we performed the synthesis of 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes, which may serve as precursors for the synthesis of conjugated dendrimers. Their synthesis was made in three steps starting from trimethyl 1,3,5-benzene-tricarboxylate which was converted to 1,3,5-tri-(pent-4-enoyl)benzene using vinylmagnesium bromide in a Grignard reaction catalyzed by copper cyanide. The olefins of 1,3,5-tri-(pent-4-enoyl)benzene were oxidized to produce 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzene using a modified protocol of the Tsuji-Wacker reaction. Subsequent, Paal-Knorr condensation reactions on 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzene with different amines were used to synthesize 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes with different N-substituents in yields between 44 and 60%. Incomplete reaction of vinylmagnesium bromide with trimethyl 1,3,5-benzenetricarboxylate gave the methyl-3,5-di(pent-4-enoyl)benzoate, which was converted to methyl-3,5-dipyrrolylbenzoate following the reaction of Tsuji- Wacker and Paal-Knorr with yields between 30 and 60%. The photochemical and electrochemical properties of the 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes and methyl-3,5-dipyrrolylbenzoates were studied in collaboration with the research group of professor William Skene. The results have shown that both types of pyrrole have potential for the synthesis of conjugated polymers and dendrimers used in the manufacture of electroluminescent materials. Following these encouraging results, we performed the synthesis of 6,12-dimethyl-1,5-dipyrrolediazocane. Methyl N-(Boc)-β-alaninate was converted to its corresponding homoallylic ketone, which was oxidized to N-(Boc)aminoheptan-3,6-dione. The Paal-Knorr condensation between N-(Boc)aminoheptan-3,6-dione and aminoheptan-3,6-dione hydrochloride gave 6,12-dimethyl-1,5-dipyrrolediazocane in 17% yield. In sum, we have synthesized and characterized seven new molecules, six of them having photochemical and electrochemical properties interesting for the synthesis of conjugated polymers and dendrimers. The latter offering potential as precursor for the conception of compounds of therapeutic interest.
Les pyrroles sont une classe de molécules que l'on trouve dans divers produits naturels ainsi que dans la composition chimique de certains médicaments en raison de leurs propriétés biologiques intéressantes. Le Lipitor, la Tolmetin et l'Amtolmetin sont des exemples de médicaments à base de pyrroles 1,2,5 substitués dont les activités biologiques ont été certifiées. Les pyrroles sont aussi utilisés comme précurseurs de polymères, oligomères et dendrimères semi-conducteurs nécessaires à la synthèse de certains matériaux électroluminescents, tels que les diodes organiques électroluminescentes, les transistors à effets de champ et les cellules organiques photovoltaïques. Nous nous sommes intéressés à ces polymères conjugués à base de pyrroles en raison de leurs qualités de bons conducteurs, de leurs propriétés optiques et électrochimiques que leur confère la délocalisation des électrons le long de leurs chaines carbonées. L'objectif général des travaux présentés dans ce mémoire est de synthétiser de nouvelles molécules à base de pyrroles pouvant éventuellement servir de précurseurs à la synthèse de dendrimères conjugués ainsi qu'à la synthèse de molécules thérapeutiques. Une étude de leurs propriétés électroniques et électrochimiques sera effectuée afin de déterminer leur potentiel pour la fabrication de matériaux électroluminescents. Dans un premier temps, la synthèse des analogues du 1,3,5-benzènetripyrrole a été faite en trois étapes à partir du 1,3,5-benzènetricarboxylate de triméthyle. Celui-ci a été converti en premier lieu en 1,3,5-benzènetricétone-γ,δ-insaturée lors d'une réaction de Grignard catalysée par le cyanure de cuivre. Ce dernier composé fut oxydé lors de la seconde étape en 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzène selon un protocole modifié de la réaction de Tsuji-Wacker. Enfin, la réaction de condensation de Paal-Knorr du 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzène de l'étape précédente mène au 1,3,5-benzènetripyrrole N-substitué selon l'amine utilisée pour la condensation, avec des rendements entre 44 et 60%. La réaction incomplète du bromure de vinylmagnésium avec le 1,3,5-benzènetricarboxylate de triméthyle mène au méthyl-3,5-di-(pent-4-énoyl)benzoate, qui a été converti en méthyl-3,5-dipyrrolylbenzoate suite à la réaction de Tsuji-Wacker et de Paal-Knorr avec des rendements entre 30 et 60%. L'étude des propriétés photochimiques et électrochimiques des tripyrroles et des bipyrroles a été faite en collaboration avec le groupe de recherche du professeur William Skene. Les résultats obtenus démontrèrent que ces pyrroles auraient un potentiel pour la synthèse de dendrimères conjugués servant à la fabrication de matériaux électroluminescents. Suite à ces résultats encourageants, la synthèse du 6,12-diméthyle-1,5-dipyrrolediazocane a aussi été réalisée. Celui-ci a été synthétisé à partir de l’ester méthylique de l’acide 3-tert-butoxycarbonylaminopropionique qui a été converti en sa cétone homoallylique correspondante, puis oxydée en N-Boc-3,6-dioxoheptylcarbamate. La condensation de Paal-Knorr de ce dernier composé avec le sel d'hydrochlorure 7-aminoheptane-2,5-dione mène au 6,12-diméthyle-1,5-dipyrrolediazocane avec un rendement de 17%. En somme, la recherche effectuée a permis la synthèse et la caractérisation de six nouvelles molécules ayant des propriétés photochimiques et électrochimiques intéressantes pour la synthèse de polymères et dendrimères conjugués. Ainsi que la synthèse d'un diazacycle, qui de part sa structure pourrait servir de précurseur à la synthèse de molécules thérapeutiques.

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Dufresne, Stéphane. "Synthèse de nouveaux matériaux conducteurs comportant des unités aromatiques conjuguées et analyse de leurs propriétés physico-chimiques." Thèse, 2010. http://hdl.handle.net/1866/5193.

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Abstract:

Les matériaux conjugués ont fait l’objet de beaucoup de recherches durant les dernières années. Les nouveaux matériaux présentent des propriétés intéressantes que ce soit au niveau optique, électrique, mécanique ou même les trois en même temps. La synthèse reste la difficulté principale dans la fabrication de dispositifs électroniques. Les méthodes utilisées pour y parvenir sont l’électropolymérisation, le couplage de Suzuki ou de Wittig. Ces techniques comportent encore de nombreuses contraintes et s’avèrent difficilement réalisables à grande échelle. Les thiophènes, les pyrroles et les furanes ont démontré une bonne conductibilité et une bande de conduction basse due à une conjugaison accrue. L’objectif ici est de synthétiser des oligomères principalement composés de thiophènes dans le but d’en caractériser les propriétés spectroscopiques, électrochimiques et de conduction. La synthèse est souvent l’étape délicate de la fabrication de matériaux conjugués. Nous présentons ici une méthode de synthèse simple par modules avec des unités hétérocycliques. Les modules complémentaires sont attachés par condensation entre un aldéhyde et une amine menant à la formation d’un lien robuste, l’azomethine. Les résultats des propriétés photophysiques et électrochimiques de ces matériaux conjugués seront présentés. En ayant recours à différents groupes électrodonneurs et électroaccepteurs, en variant le degré de conjugaison ou en utilisant différents hétérocycles, les propriétés spectroscopiques, électrochimiques et de bande de conduction peuvent être adaptées à volonté, ce qui en fait des matériaux aux propriétés modelables. Ces nouvelles molécules seront analysées pour en déceler les propriétés recherchées dans la fabrication d’OLED. Nous explorerons les domaines de l’oxidation electrochimique réversible et de la polymérisation menant à la fabrication de quelques prototypes simples.
Conjugated materials have received much attention recently as they show promise for industrial applications. These materials are interesting because of the many new possibilities for devices combining unique optical, electrical and mechanical properties. The synthesis is the major difficulty in the fabrication of electronic devices. Usual methods to do so are electropolymerisation, Suzuki or Wittig coupling. Those techniques are full of constraints and are difficult to scale-up. Thiophenes, pyrroles and furans demonstrated good conductibility and low band-gap due to increased conjugation. Our main goal is to synthesize oligomers made principally of thiophene to characterize their spectroscopic, electrochemical and conduction properties. Synthesis is the most important step in the making of conjugated material. A synthetically simple and modular route to novel conjugated material consisting of heterocyclic units is presented. These complementary modules are linked by condensing aldehydes and amines leading to robust azomethine bonds. The resulting photophysical and electrochemical properties of these conjugated materials will be presented. Through the use of different electron donor and acceptor groups, degree of conjugation or by using different heterocycles, the spectroscopic, electrochemical and band-gap properties can be tailored leading to materials with tunable properties. Those new molecules will be analysed to detect properties suitable for OLED fabrication. This presentation will also address the electrochemical reversible oxidation and polymerization of these compounds leading to the making of simple devices.

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Brunner, Pierre-Louis Marc. "Dispositifs optoélectroniques à base de semi-conducteurs organiques en couches minces." Thèse, 2015. http://hdl.handle.net/1866/16002.

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Vignau, Laurence. "Vers des composants électroniques organiques de grande surface et flexibles." Habilitation à diriger des recherches, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01005159.

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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux électroluminescents'

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