Matériaux à haute mobilité électrique pour des applications en électronique de spin organique

High mobility materials for organic spintronic applications

• Auteur / Autrice : Silvia Zanettini
• Direction : Bernard Doudin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance le 23/03/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Bégin-Colin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas W. Ebbesen, Guillaume Chastanet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Fabio Biscarini, Jean-Philippe Ansermet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique organique

Transfert de spin

Semiconducteurs organiques

Mots clés libres

Électronique de spin

Électronique organique

Auto-assemblage

Spintronics

Organic electronics

High mobility OSCs

Organic metals

Self-assembly

Conjugated polymers

Résumé

Cette thèse est porté sur l'étude du transport électronique dans différents matériaux organiques semi-conducteurs, considérés comme candidats potentiels pour des applications en Electronique de Spin Organique. Pour rendre possible la diffusion d'un courant polarisée en spin à l'intérieur d'un semi-conducteur (injection-transport-détection), le mécanisme de transport et la mobilité des porteurs de charge, ainsi que la nature et la valeur de la résistance de contact de l'interface séparant matériau organique et électrodes métalliques ferromagnétiques, doivent répondre à des critères très stricts. Tous les dispositifs sont en géométrie latérale. Nous étudions trois matériaux organiques différents: des fibres supramoléculaires auto-assemblées, une encre de nana-flocons de graphene exfolié en phase liquide et un polymère semi-conducteur fortement dopé en forme de couche mince. Nos résultats montrent que les conditions sont partiellement respectées, mais que des défis demeurent.

In this thesis, we study the electronic charge transport properties in different high mobility organic semiconductors considered as possible candidates for applications in Organic Spintronics. Stringent conditions are needed to make possible the diffusive transport of a spin-polarized current through an organic spacer (injection-transport-detection): the mechanism of charge transport and the carriers mobility, as well as the interface between the organic semiconductor and the ferromagnetic metallic electrodes, should meet special criteria. Our devices are in lateral geometry. We investigate three organic materials, all compatible with wet processing of organic electronics: supramolecular fibers self-assembled by light irradiation, an ink of liquid-phase exfoliated graphene nano-sheets and a conjugated polymer semiconductor thin film exposed to strong electrochemical doping. We observe that the criteria are partially matched, but some challenges are still present.