Elaboration, caractérisation et optimisation de diodes électroluminescentes à base de polymères conjugués

Elaboration, characterization and optimization of polymer-based light-emitting diodes

• Auteur / Autrice : Guillaume Wantz
• Direction : Jean-Paul Parneix
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Électronique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : André-Jean Attias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Semiconducteurs

Polymères

Diodes électroluminescentes organiques

Résumé

Cette thèse concerne l’étude des diodes électroluminescentes à base de matériaux semi-conducteurs polymères (PLEDs). Cette technologie est prometteuse pour la fabrication d’écran plats à bas coûts. Plusieurs polymères dérivés du poly(phénylènevinylène) (PPVs) comme le MEH-PPV et le BDMO-PPV ont été étudiés. Ces travaux se divisent en trois parties distinctes. Tout d’abord, des aspects technologiques liés à la fabrication des composants sont abordés : comme le choix des matériaux d’électrodes, ou encore l’étude de l’effet de la rugosité de l’ITO sur les performances des diodes électroluminescentes. Cette rugosité s’avère être un paramètre critique sur les durées de vie des dispositifs. L’analyse des mécanismes de transfert de charges au sein des diodes est ensuite abordée par l’étude de l’effet de la température sur les caractéristiques courant-tension-luminance des dispositifs mais aussi sur l’allure de leur spectre d’électroluminescence. Au sein des PPVs, le porteur majoritaire s’avère être le trou. Par conséquent, l’optimisation des performances des PLEDs est montrée possible par l’ajout d’une couche additionnelle à base de petites molécules évaporées entre le polymère émissif et la cathode afin de confiner ces porteurs à améliorer la balance des charges.

This thesis deals with the study of polymer light-emitting diodes (PLEDs) which present many attractive properties to develop a new display technology. Poly(phenylenevinylene) derivatives (PPVs) such as MEH-PPV and BDMO-PPV have been studied. Three parts may be considered in this work. First, technological aspects related to device fabrication are studied, such as the electrode material choice or the effect of the ITO roughness on the performances of PLEDs. This roughness was found to be a critical parameter in terms of device lifetime. Then, charge transfer mechanisms through the polymer are evaluated by the study of the temperature dependence of current-voltage-luminance curves as well as of the temperature dependence of the electroluminescence spectra. Holes are found to be the majority charge carriers in PPVs. As a consequence, in the last part, device optimisation is made possible by addition of a specific vacuum evaporated molecular layer between the emissive polymer and the cathode to improve the charge balance.