Croissance et propriétés de films minces conducteurs par auto-assemblage de polyélectrolytes

Growth and properties of thin conductive films obtained by self-assembly of polyelectrolytes

• Auteur / Autrice : Florian Jurin
• Direction : Claudine Filiâtre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 05/12/2014
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut UTINAM (Univers, transport, interfaces, nanostructures, atmosphère et environnement, molécules) (Besançon) - Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules
• Jury : Président / Présidente : Ahmad Mehdi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claudine Filiâtre, Ahmad Mehdi, Alain M. Jonas, Guy Ladam, Nicolas Martin, Jean-François Argillier, Cédric Buron
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain M. Jonas, Guy Ladam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyélectrolytes

Chimie des surfaces

Mots clés libres

Méthode de van Pauw

Particule

Reflectometrie laser

Conductive polyelectrolyte

Layer-by-Layer

Particle

Self assembly multilayer

Laser reflectometry

Van der Pauw method

Bending stress

Résumé

L'auto-assemblage de polymères a été étudié afin d'élaborer des films multicouches possédant des propriétés conductrices. Dans un premier temps, l'influence de différents paramètres physico-chimiques (pH , force ionique, nature et charge des ions, concentrations en polymères...) sur la croissance de couche polymères isolants (PSS ou PDDA) / polymères conducteurs ( PEDOT : PSS ou P3HT-R) a été étudiée par des mesures in-situ de réflectométrie laser à angle fixe. La compréhension de ses paramètres a permis de contrôler l'assemblage des matériaux afin d'obtenir des films multicouches aux propriétés souhaitées ( épaisseur, morphologie, conductivité électrique...)les épaisseurs des films obtenus ont été déterminées par ellipsométrie ou profilométrie, la morphologie de la morphologie de la surface de ces films a été observé par MEB et leur conductivité a été mesurée par la méthode de van Pauw. Dans un second temps, des films multicouches polymères / particules composites ont été construits après avoir optimisé les conditions d'élaboration des particules composites Al2-PEDOT : PSSph ou SiO2-P3HT-R).Les films multicouches obtenus présentent des conductivités équivalentes à celles des films à base de polymères mais sont construits avec moins d'étapes d'adsorption. Enfin des couches multicouches à bases de deux polymères conducteurs (P3HT-R et PEDOT:PSS) ont été construits sur substrats souples. Ils présentent la plus haute conductivité mesurée (1,5 S.m-1) et conservent leurs propriétés électriques lorsqu'ils sont soumis à des contraintes mécaniques de flexion , ce qui est prometteur quant à leur utilisation dans le domaine de l'électronique déformable.

Self-assembly of polymers has been studied in order to produce multilayer films having conductive properties. First, the influence of various physicochemical parameters (pH, ionic strength, nature and charge of ions, polymer concentrations, etc.) on the growth of insulating polymer (PSS or PDDA) / conductive polymers (PEDOT : PSS or P3HT-R) was studied by in-situ measurements of fixed-angle laser reflectometry. The understanding of its parameters allowed to control the assembly of the materials in order to obtain multilayer films with the desired properties (thickness, morphology, electrical conductivity...) The thicknesses of the films obtained were determined by ellipsometry or profilometry, morphology Of the surface morphology of these films was observed by SEM and their conductivity was measured by the method of van Pauw. Second, polymer multilayer films / composite particles were built after optimizing the conditions for the production of the composite particles Al2-PEDOT: PSSph or SiO2-P3HT-R). The multilayer films obtained have conductivities equivalent to those of Films are based on polymers but are constructed with fewer adsorption steps. Finally, multilayer layers based on two conductive polymers (P3HT-R and PEDOT: PSS) were built on flexible substrates. They have the highest conductivity measured (1.5 Sm-1) and retain their electrical properties when subjected to mechanical bending stresses, which is promising for their use in the field of deformable electronics.