Study of carrier transport, trapping and optical nonlinearities in promising polymers for optoelectronic applications

Abstract

Les propriétés de transport dans le développement des dispositifs optoélectroniques et dans l'ingénierie des matériaux organiques sont d'une importance capitale. Les objectifs de cette thèse sont la caractérisation avancée des propriétés optiques et électriques dans les matériaux semi-conducteurs organiques mais également dans les complexes à base d'ADN dont l'architecture consiste à avoir un contrôle des propriétés moléculaires pour des applications optoélectroniques. Il a été démontré que les matériaux polymériques présentant une couche active avec une structure de type donneur/relais électronique/accepteur contenant des molécules polaires permettent d'obtenir une amélioration de l'efficacité quantique et une augmentation de la mobilité. En effet, l'impact des états de piégeage et de leur distribution énergétique et spatiale sur les propriétés de transport des charges dans les matériaux organiques ont été mis en évidence par diverses techniques expérimentales. En outre nous avons démontré que le piégeage des porteurs électroniques est effectivement impliqué dans le phénomène de transport de charge, en fonction de la longueur d'onde de la lumière d'excitation et du champ électrique appliqué. L'influence de l'architecture et de la fonctionnalisation des matériaux à base de complexes hybrides ADN-dye et ADN-silice sur les propriétés ONL et électriques des matériaux bio-organiques a été démontrée. De plus, de nouveaux matériaux hybrides ADN-surfactants cationiques avec une efficacité élevée des propriétés ONL du 3ième ordre ont été réalisés, ce qui a permis une augmentation du champ d'application des complexes ADN-surfactants dans divers solvants.In organic material engineering and device development carrier transport properties are of primary importance. The main goals of the thesis are advanced characterization by complementary optical and electrical methods of organic semiconductors and the complexes of DNA designed with purposefully controllable properties for opto-, photo- and electrical applications. It was demonstrated that the polymeric materials having an active layer with donor/transmitter/acceptor structure bearing polar molecules exhibits the improvement of the external quantum efficiency associated with the growth of the mobility. The impact of the trapping states and their energetical and spatial distribution on the charge transport properties of organic semiconductors was revealed by several different complementary methods. It was demonstrated that carrier trapping is effectively involved in the charge transport phenomena, depending on the exciting light spectral range and applied electrical field. The influence of the hybrid DNA, dyes and silica material complexes on the optical properties of bio-organic materials was proven. Later the new cationic surfactant with a high efficiency third order nonlinear optical properties was demonstrated, which extended the range of available solvents for DNA complex for optoelectronic applications.ANGERS-BU Lettres et Sciences (490072106) / SudocSudocFranceF