Dégradation des diodes électroluminescentes organiques : analyses électriques et thermiques
par Frédéric Reisdorffer
Thèse de doctorat en Milieux denses et matériaux, Physique
Sous la direction de Thien-Phap Nguyen et de Bertrand Garnier.
Soutenue en 2013
à Nantes , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .
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Résumé
Les diodes électroluminescentes organiques sont une des technologies les plus prometteuses pour remplacer les dispositifs actuels d’éclairage ou d’affichage. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux défauts extrinsèques et intrinsèques qui peuvent exister dans les diodes électroluminescentes organiques et limitent leur durée de vie. Nous cherchons à caractériser ces défauts par mesures électriques et thermiques. Dans un premier temps, nous déterminons les propriétés électriques d’OLED neuves à base d’Alq3 dans différentes structures par les techniques courant-tensionluminance, la spectroscopie d’impédance et la spectroscopie de pièges profonds par la charge. Dans un second temps, nous caractérisons thermiquement des couches minces d’Alq3 à l’échelle microscopique en utilisant la microscopie thermique à sonde locale, nous informant sur l’organisation des couches. Pour connaître les propriétés thermiques, nous avons utilisé la radiométrie photo thermique et développé la technique de caractérisation 3ω. A partir de ces acquis, nous avons examiné les processus de dégradation des dispositifs sous deux aspects. Pour la dégradation extrinsèque, nous avons analysé des films organiques qui ont été vieillis sous différentes conditions de stockage. La dégradation intrinsèque a été étudiée dans les diodes soumises à un stress électrique prolongé. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure que lors du vieillissement des couches, la réorganisation structurale des couches d’Alq3 entraînait des modifications irréversibles sur leurs propriétés.
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Titre traduit
Organic light emitting diodes degradation : electrical and thermal characterisations
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Résumé
Organic light emitting diodes are one of the most promising technologies to promote display and lighting applications. In this thesis, we have focused on extrinsic and intrinsic defects, which are present in organic light emitting diodes and which limit their lifetime. These defects were characterized by electrical and thermal measurements. First, we determined the electrical properties of a freshly prepared Alq3 based OLED of different structures by techniques such as current-voltage-luminance characteristics, impedance spectroscopy and deep level transient spectroscopy. Next, thin films of Alq3 were characterized at the microscopic scale by scanning thermal microscopy to determine the thermal properties layer organization. To quantify the thermal properties, we have used photo thermal radiometry and we have developed the 3ω method. From these results, we have studied degradation processes by two approaches. Extrinsic degradation processes were studied by analyzing the organic thin film aged under different storage conditions. Intrinsic degradation was studied by applying an electrical stress to the diodes for a long period. The results obtained show that a structural reorganization of the layers during aging process causes irreversible modifications of the diodes properties.
