Etude de l’effet plasmonique des nanoparticules métalliques aléatoires sur les performances des diodes électroluminescences organiques.

Study of the plasmonic effect of random metallic nanoparticules on the performances of organic electroluminescence diodes

• Auteur / Autrice : Amadou thierno Diallo
• Direction : Azzedine Boudrioua
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Option Physique des matériaux et composants
• Date : Soutenance le 17/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Sorbonne Paris Nord (Bobigny, Villetaneuse, Seine-Saint-Denis ; 1970-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des lasers (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Jury : Président / Présidente : Agnès Maître
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nordin Felidj, Andrei Kanaev, Nadia Djaker-Oudjhara, Mahmoud Chakaroun
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Dagens, Renaud Bachelot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules d'argent

Électroluminescence

Nanophotonique

Diodes électroluminescentes organiques

Résonance plasmonique de surface

Mots clés libres

Sources organiques

Exciplexe

Organic sources

Exciplex

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l’utilisation des résonances plasmon de surface localisées (LSPR) de nanoparticules (NPs) métalliques pour améliorer les performances des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Nous nous sommes, particulièrement, intéressés aux NPs dispersées aléatoirement par évaporation thermique lors du processus de fabrication des OLED. Dans la première partie du travail expérimental, nous nous sommes concentrés sur la fabrication et l’étude des NPs aléatoires d’argent. Les effets de leur position par rapport à la couche émissive (EML) ont été étudiés. Les résultats montrent des améliorations des performances électriques et optiques des OLED incorporant ces NPs pour des distances EML-NPs supérieures à 15 nm. Par la suite nous nous sommes intéressés à l’étude de la portée du champ plasmonique en développant une méthode originale qui se base sur l’utilisation d’une couche d’émission dans le rouge de type DCM incorporée dans l’EML de type Alq3 émettant dans le vert. En variant la position de cette fine couche de DCM, il était possible de sonder à l’échelle nanométrique la portée des effets des NPs d’Au notamment sur la variation de l’efficacité lumineuse de l’OLED. Enfin, nous avons étudié l'influence des nanoparticules (NPs) plasmoniques d’Al sur les performances d’une OLED bleue soumise à l'émission d'exciplexes.Les résultats montrent que dans le cas de l’OLED avec NPs d’Al, l'émission d'exciplexes est réduite grâce à l’effet LSPR et l'efficacité lumineuse du dispositif plasmonique indique une amélioration de53% par rapport à l’OLED sans NPs.

This thesis focuses on the utilization of localized surface plasmon resonances (LSPR) of metallic nanoparticles (NPs) to improve the performance of Organic Light Emitting Diodes (OLEDs). In particular, we focused on randomly dispersed NPs by thermal evaporation during the OLED fabrication process. In the first part of the experimental work, we focused on the fabrication and study of random NPs of silver. The effects of their position with respect to the emissive layer (EML) were studied. The results show improvements in electrical and optical performance of OLEDs incorporating these NPs for EML-NPs distances greater than 15 nm. Subsequently, we were interested in the study of the plasmonic field range action by developing an original method based on the use of a DCM red-emitting layer embedded in Alq3 green EML. By varying the position of this thin layer of DCM, it was possible to probe at the nanoscale the extent of the effects of Au NPs in particular on the variation of the luminous efficiency of the OLED. Finally, we studied the influence of Al plasmonic nanoparticles (NPs) on the performance of a blue OLED subjected to the emission of exciplexes. The results show that in the case of OLED with Al-NPs, the emission of exciplexes is reduced thanks to the LSPR effect and the luminous efficiency of the plasmonic device indicates a 53% improvement over that of the OLED without NPs.