Dispositifs électroniques multifonctionnels à base organique : utilisation d'un mélange organique bi-composant pour des mémoires non volatiles

Multifunctional organic based electronic devices : use of a two-component organic blend for non-volatile memories

• Auteur / Autrice : Marco Carroli
• Direction : Paolo Samorì, Emanuele Orgiu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 25/06/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Thomas Heiser
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paolo Samorì, Emanuele Orgiu, Thomas Heiser, Fabio Biscarini, Dominique Vuillaume, Esma Ismailova
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabio Biscarini, Dominique Vuillaume

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ferroélectricité

Photochromisme

Semiconducteurs polymères

Mots clés libres

OFET

Photochromisme

Ferroélectricité

Mémoire

OFET

Photochromism

Ferroelectricity

Memory

Résumé

Dans cette thèse, la fonctionnalité des OFET traités en solution a été améliorée avec le développement d'un mélange à plusieurs composants incorporant des molécules photochromiques dans un polymère semi-conducteur. La corrélation entre la morphologie et les performances optoélectroniques est étudiée en faisant varier le poids moléculaire et la régiorégularité du polymère conjugué ainsi que la température de recuit thermique dans les couches minces. Le meilleur compromis entre mobilité à effet de champ (µ) et les capacités de commutation a été observé dans les mélanges contenant du RR-P3HT avec Mw = 50 kDa. En exploitant ces résultats, nous démontrons que des opérations de mémoire optique rapide et robuste, à plusieurs niveaux et non volatile peuvent être réalisées dans un FET organique ferroélectrique multifonctionnel optiquement commutable (OSFeFET) basé sur P (VDF-TrFE). Dans un tel dispositif, l'écriture d'informations dans la cellule de mémoire peut être effectuée indépendamment en utilisant soit rayonnements de lumière UV, soit des balayages de tension de grille, tandis que la lecture des informations stockées est effectuée en mesurant le courant de drain de sortie. Telle preuve de concept ouvre la voie à une complexité fonctionnelle accrue en optoélectronique via l'interfaçage de plusieurs composants dans un seul appareil, dans une technologie à faible coût entièrement intégrée, compatible avec les substrats flexibles.

N this thesis, the functionality of solution-processed OFETs has been enhanced with the development of a multi-component blend incorporating photochromic molecules in a semiconducting polymer. The correlation between morphology and opto-electronic performances is investigated by varying molecular weight and regioregularity of the conjugated polymer as well as the temperature of thermal annealing in thin films. The best compromise between field-effect mobility (µ) and switching capabilities was observed in blends containing RR- P3HT with Mw=50 kDa. Leveraging these results, we demonstrate that fast and robust optical, multi-level, non-volatile memory operations can be achieved in a multifunctional optically switchable ferroelectric organic FET (OSFeFET) based on P(VDF-TrFE). In such device, information writing into the memory cell can be done independently by either using UV light irradiation or gate voltage sweeps, while the readout of the stored information is carried out by measuring the output drain current. Such a proof-of-concept paves the way towards enhanced functional complexity in opto-electronics via the interfacing of multiple components in a single device, in fully integrated low-cost technology compatible with flexible substrates.