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Thèse soutenue

Propriétés de transport dans les polymères conducteurs électroniques

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Auteur / Autrice : Bruno Sixou
Direction : Jean-Pierre Travers
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Ce travail est consacre a l'etude des proprietes de transport, conductivite et pouvoir thermoelectrique, de plusieurs polymeres conducteurs electroniques. Le suivi de l'evolution de ces proprietes en fonction d'un seul parametre de structure, a savoir: le desordre cree par le vieillissement dans le polypyrrole ou dans la polyaniline protonee a l'acide camphre sulfonique, le taux de reticulation dans des reseaux a base de polyoctylthiophene, ou la composition dans des composites polyaniline-nafion ou polyaniline-polyoxyde d'ethylene, nous a permis de preciser la nature du processus de conduction dans chacun de ces materiaux, et de degager des caracteristiques communes a ces systemes. Dans les polymeres conducteurs tres desordonnes, on observe un processus de sauts limite par l'energie de charge entre ilots conducteurs polaroniques separes par des barrieres isolantes. Nous montrons que la variation thermique de la conductivite observee experimentalement peut etre obtenue par des simulations numeriques a partir de methodes de milieu effectif. Dans les reseaux de polyoctylthiophene, une correlation est fortement suggeree entre ilots conducteurs et ilots cristallins. Dans les melanges a base de polyaniline, les ecarts observes par rapport a la theorie classique de la percolation sont attribues a ces processus de hopping. Pour des niveaux de conduction croissants, interviennent un effet tunnel entre gros ilots induit par les fluctuations thermiques puis des processus de conduction de type metallique, lies a la structure interne des grains conducteurs et de nature quasi-unidimensionnel. Les mesures de pouvoir thermoelectrique confirment cette image heterogene de la structure. De facon generale, a un terme lineaire en fonction de la temperature, de type metallique, se superpose, une contribution de type semi-conducteur amorphe. Dans les polymeres conducteurs, c'est la microstructure, les heterogeneites de dopage ou les zones plus ou moins cristallines qui determinent en premier lieu les proprietes de transport macroscopiques. La structure locale des chaines intervient dans les processus de conduction a l'interieur des ilots conducteurs et en filigrane dans les proprietes de transport macroscopiques. Dans cette perspective, le vieillissement peut etre decrit comme un grignotage d'ilots conducteurs au profit de barrieres isolantes