Electrodes en nanotubes de carbone pour l’optoélectronique organique

Carbon nanotube electrodes for organic optoelectronic devices

• Auteur / Autrice : Gilles de Roméo Banoukepa
• Direction : Bernard Ratier, Rémi Antony
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diodes électroluminescentes organiques

Photopiles

Optoélectronique

Nanotubes de carbone

Électrodes

Mots clés libres

Cellules solaires organiques

Résumé

Les électrodes en nanotubes de carbones (NTC) sont pressenties comme une alternative à l’ITO (Indium Tin Oxyde) pour la conception de composants optoélectroniques. L’étude à porté sur la maîtrise de l’élaboration de ces électrodes dans le but de les utiliser dans des cellules solaire organiques ou des OLEDs. La première technique employée consiste en une simple filtration d’une solution contenant les NTCs suivi d'un simple recuit dans une étuve. Les films ainsi réalisés ont présenté de bonnes caractéristiques optiques et électriques. Nous avons développé une technique de caractérisation de la morphologie des films de NTC en utilisant la spectroscopie Raman qui nous a permis de quantifier la part de NTC métalliques dans les films transparent. De meilleures performances optoélectroniques ont été par la suite obtenues avec des électrodes nano-composites NTC-PEDOT:PSS. La mesure de la conductivité continue σdc du PEDOT:PSS dopé avec des NTC montre une augmentation de 1 à 3 ordres de grandeur par rapport à la σdc initiale du PEDOT:PSS. Ces électrodes présentent une conductivité et une transmission optique qui permet d’envisager la réalisation d’OLED. Avec les bons ratios de SWNTs nous avons pu montrer que le rendement lumineux de l’électrode SWNT-PEDOT:PSS pouvait être meilleur que celui de l’électrode d’ITO et d'une utilisation plus aisée sur des supports souples. C’est pourquoi l’application de ce type d’électrode dans des dispositifs électroniques souples est un enjeu technologique et énergétique ambitieux pour les prochaines générations de composants électroniques.

In this work, we have investigated the use of carbon nanotubes (CNTs) as a potential replacement for the ITO (indium tin oxide) electrode in organic optoelectronic devices namely organic light emitting diodes (OLEDs) and solar cells. We used different electrode preparation techniques depending on the type of characterization to be performed. In the first method, the CNT solution was filtered then used to fabricate films which were dried and annealed in a vacuum oven. The resulting films exhibit good optical and electrical characteristics. For morphological studies, we have developed a new characterization method using Raman spectroscopy which allowed us to quantify the metallic CNTs into the transparent film. Our study has shown that CNT-PEDOT:PSS nanocomposite films yield the best optoelectronic performance. Room temperature DC conductivity (σdc) of the single wall nanotube (SWNT)-based composite is 1 to 3 orders of magnitude higher than that of pristine PEDOT:PSS. To assess the performance of our optimized electrodes, with respect to electrical and optical characteristics in optoelectronic devices, we fabricated and characterized OLEDs. We demonstrated that the luminous efficiency is better than that of ITO-based devices and more suitable for flexible devices, which thus far proved to be a challenge with ITO.