Conception, réalisation et caractérisation de photodétecteurs organiques pour le proche infrarouge

Abstract

Cette thèse présente l’étude d’une quinzaine de matériaux semi-conducteurs organiques et leur incorporation au sein de photodétecteurs organiques (OPDs) dans le but de détecter la lumière dans le proche infrarouge. En premier lieu, nous avons décrit l’étude bibliographique et le fonctionnement de ces OPDs. En suivant, nous montrons un bref aperçu des propriétés optiques et électroniques de tous ces matériaux ; ainsi que notre sélection de matériaux pour la suite de cette étude. Ensuite, nous décrivons l’optimisation de ces matériaux en nous basant sur un protocole de référence préétabli pour des photodétecteurs à base de PCDTBT. L’optimisation est effectuée à plusieurs niveaux. Tout d’abord, le choix du couple Donneur:Accepteur présent dans la couche active est effectué. Par la suite, nous avons défini l’architecture des OPDs en ce qui concerne les électrodes et les couches interfaciales. Une optimisation plus poussée de la couche active au niveau du ratio D:A, du solvant, des additifs et des recuits a été mise en œuvre. Grâce à ces optimisations, nous obtenons des OPDs sensibles à 850 nm avec un ratio On/Off supérieur à 4.103 et une sensibilité atteignant 0,15 A/W. Nous remarquons un fort impact de la séparation de phase au sein de la couche active sur la sensibilité. Finalement, nous présentons l’étude d’un couple D:A entièrement composé de matériaux du projet.