I.1. Introduction
Les matériaux plastiques, qui sont déjà
très largement utilisés, par exemple, dans l'emballage et
l'automobile, se sont ensuite imposés dans le monde de l'optique et sont
en passe de devenir une technologie clef de la révolution
électronique à faible coût. La découverte de
leurs
propriétés de conducteur
d'électricité dans les années soixante dix a donné
lieu en 2000 à l'attribution du prix Nobel de Chimie (A. J. Heeger, A.
G. MacDiarmid, H. Shirakawa) [01].
L'électronique organique ou électronique
plastique introduit des matériaux organiques en lieu et place des semi
conducteurs minéraux classiques, ceci pour réaliser des
transistors, des diodes, des cristaux photoniques, des cellules solaires, des
composants optoélectroniques, des lasers... Les premiers transistors
organiques furent reportés et décrits dans les années 80
et depuis leurs performances n'ont cessé d'être
améliorées [02-06-07]. Cependant, les semiconducteurs organiques
offrent de nouvelles perspectives, car ils permettent des techniques de
fabrication basse température et peu coûteuses qui les rendent
compatibles avec des substrats plastiques et flexibles.
Dans ce premier chapitre, nous allons Décrire tout
d'abord, les semi conducteurs organiques puis on donne quelques types de ces
matériaux organiques et finalement leurs applications.
I.2. Les différents types des matériaux
organiques
Les matériaux organiques peuvent être divisés
en trois catégories selon leurs propriétés
mécaniques : solubles, insolubles et liquides, comme il est
indiqué sur la figure ci-dessous [7].
Cristaux liquides
Colorants
Polymères
Pigments
Insolubles
Polymère
Colorants
Solubles
Polymère
Semi-conducteurs organiques
Figure I.1 : Organigramme des différents états de
matériau organique.
Dans tout que suit, on va consacrer notre étude sur les
matériaux polymères, ci- dessous on trouve quelques types de ce
matériau.
I.3. Caractère semi conducteur des matériaux
organiques
L'appellation électronique `organique' recouvre deux
types de composants, ceux à base de petites molécules et ceux
à base de polymères. La différence entre ces
matériaux se situe au niveau de la taille de la molécule. Un
polymère est une macromolécule dont la structure se
répète régulièrement en de longues chaînes
constituées d'entités élémentaires; les
monomères. Les petites molécules regroupent des oligomères
qui ne sont constitués que de quelques monomères. Leur
fonctionnement physique est le même, mais les méthodes de
fabrication diffèrent.
Figure I.2 : Structure des polymères et des
molécules [03].
· Les petites molécules sont
déposées par évaporation sous vide. C'est une technique
qui présente l'avantage de donner des films minces relativement
ordonnés, le transfert de charges intermoléculaire est donc
facilité.
· Les polymères, sont par contre mis en oeuvre
par des techniques de type voie humide: tournette, tirage. La simplicité
de ces techniques de fabrication confère aux polymères un
intérêt croissant. Cependant, la structure des films
moléculaires obtenue est faiblement organisée, ce qui n'aide pas
au transport de charges [03].
Le principal constituant des semi conducteurs organiques est
l'atome de carbone comme il est indiqué sur la figure I.3, et c'est la
nature des liaisons entre les atomes de carbones qui leur confère ce
caractère semi conducteur.
Figure I.3: La base structurale des matériaux organiques
[08-09].
Les matériaux semi conducteurs organiques sont
constitués d'oligomères ou polymères conjugués. Ces
derniers présentent une alternance de liaisons simples et de doubles
liaisons. Dans la plupart des molécules conjuguées, l'origine de
ces liaisons provient de l'association de deux atomes de carbone
hybridés, comme il est illustré sur la figure I.4:
Figure I.4 : Association de deux atomes de carbone 'le
recouvrement des orbitales' [08-09].
Quand on associe n atomes de carbone, leur interaction produit
n orbitales moléculaires liantes et anti-liantes, qui sont
réparties en des ensembles disjoints. Elles constituent les bandes
permises pour les électrons, dans l'espace des énergies. Les
énergies de transition de ð à ð* sont plus importantes
que celles de ó et de ó*. Les orbitales liantes donnent la bande
HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) et les orbitales anti-liantes, la
bande LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Elles sont apparentées
dans la figure I.4 respectivement à la bande de valence et à la
bande de conduction [05].
Figure I.5: Représentation simplifiée des niveaux
LUMO et HOMO d'une molécule dans l'état
fondamental, d'un
trou, d'un électron, et d'un exciton. On a également
représenté le potentiel
d'ionisation de la molécule
ainsi que son affinité électronique.
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