Séminaire : Modélisation du transistor organique : Prise en compte du transport et de l’injection des charges

Le lundi 4 février aura lieu à 11h en Salle 40 du bâtiment 40 au campus du CNRS de Cronenbourg (23 rue du Loess 67200 Strasbourg), un séminaire du département DESSP-ICUBE présenté par Olivier SIMONETTI de l'Université de Reims Champagne-Ardenne, ­Laboratoire de Recherche en Nanosciences.

Titre : Modélisation du transistor organique : Prise en compte du transport et de l’injection des charges

Résumé : Les propriétés électriques et optiques de différents matériaux organiques ont permis la démonstration d’un certain nombre de dispositifs opto-électroniques : diodes organiques électroluminescentes (OLED), transistors organiques (OFET), cellules solaires (OPV) ... . Des technologies bas coût, à l’instar de l’impression jet d’encre, sont en développement pour produire ces dispositifs à grande échelle et sur substrats souples (« roll to roll »). Le nombre d’applications envisagées est énorme, les plus fréquemment citées étant les écrans souples, les étiquettes RFID, les capteurs ... ; le domaine de l’électronique organique, multidisciplinaire, est en essor rapide dans le monde entier. Toutefois, si des écrans OLED sont disponibles commercialement, une des briques fondamentales des circuits électroniques, le transistor, n’est pas encore mature pour les applications envisagées. Malgré des améliorations significatives ces 20 dernières années, les OFETs souffrent de nombreux défauts : tensions de polarisation élevées, courants faibles, fréquences très limitées, instabilités et dérives ... . Ces nombreux verrous technologiques sont en partie dus à des limitations intrinsèques des matériaux organiques, notamment les phénomènes liés au transport et à l’injection des porteurs de charge dans les composants organiques qui ne sont pas encore totalement compris. Cependant, des modèles physiques avancés de transport et d’injection ont été développés sur la base d’hypothèses relatives au caractère désordonné des semi-conducteurs organiques. Même si ces modèles peuvent poser encore question ils permettent de rendre compte d’un grand nombre de comportements physiques observés dans les dispositifs électroniques organiques (en température, en champ ...).

Nos études se concentrent sur l’étude du comportement électrique du transistor organique et sa réalisation par impression. Après un survol de l’électronique organique nous présenterons le transistor organique, ses limitations et les moyens techniques nous permettant de le caractériser. Nous exposerons ensuite les résultats obtenus sur la réalisation d’un transistor organique où le semi-conducteur a été déposé par impression jet d’encre (voir la figure). Nous nous focaliserons enfin sur un modèle électrique d’OFET prenant en compte les phénomènes physiques spécifiques des matériaux organiques. Nous montrerons les implications qui découlent de la prise en compte de ces phénomènes physiques sur le comportement des transistors organiques. Ce modèle, accessible en ligne, prend en compte le transport par saut, l’injection non linéaire aux contacts, des pièges à l’interface isolant/semi-conducteur, des résistances de contact au niveau des électrodes source et drain, fixes et/ou dépendantes de la polarisation…