Transferts de charges assistés par les dithiopyrannylidènes dans les cellules solaires organiques et les hétérostructures magnétiques

Chare transfer driven by dithiopyrannylidenes into organic solar cells and magnetic heterostructures

• Auteur / Autrice : Stéphane Berny
• Direction : Denis Fichou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6
• Jury : Président / Présidente : André-Jean Attias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photopiles

Semiconducteurs organiques

Transfert de charge

Résumé

Ce travail de thèse porte sur la compréhension et l’optimisation des processus de transferts de charges assistés par des semi-conducteurs organiques dans des composants électroniques dédiés à la conversion d’énergie (cellules photovoltaïques) et au stockage de l’information (hétérostructures magnétiques). Nous étudions une nouvelle famille de composés bicycliques quinoïdes, les dithiopyrannylidènes (DITPY), analogues électroniques du TTF et structurellement proches du rubrène. Dans des cellules photovoltaïques utilisant le DITPY comme matériau donneur, le transfert de charge photoinduit vers l’accepteur PCBM n’est pas efficace. Par contre, l’insertion de couches minces nanostructurées de DITPY entre l’anode métallique et le matériau photoactif (P3HT:PCBM) permet d’améliorer le transfert des charges positives vers le circuit externe. Des mesures à l’échelle locale réalisées par microscope à force atomique en mode détection de courant (CS-AFM) nous permettent de proposer une interprétation mécanistique du principe de fonctionnement de ces couches interfaciales anodiques. L’optimisation du transfert de charge provient d’une réduction considérable des pertes électriques liées aux processus de recombinaisons bimoléculaires. La compréhension du comportement du contact métal/DITPY a été étendue au domaine de l’électronique polarisée en spin. L’intégration d’une couche organique ultra-mince entre deux c de Fe3O4 et de cobalt conduit à un transfert efficace par effet tunnel tout en permettant de conserver les aimantations caractéristiques des deux matériaux inorganiques. Ce résultat ouvre notamment des perspectives dans l’utilisation du DITPY dans des jonctions tunnel magnétiques.