Les OLED émettant dans le proche infrarouge ouvrent de nouveaux marchés
Du fait de leur coût élevé, les dispositifs OLED restent encore hors de portée du plus grand nombre, mais il ne fait guère de doute que leurs caractéristiques uniques et la réalisation d'économies d'échelle leur permettront au final de toucher les utilisateurs les moins fortunés. En attendant, les chercheurs financés dans le cadre du projet OSNIRO (Organic Semiconductors for NIR Optoelectronics) ont étudié une catégorie spécifique d'OLED émettant dans la région du proche infrarouge (longueurs d'ondes supérieures à 700 nm). Exploitant de récents progrès dans le domaine de la synthèse des BIOPIDY, une famille de groupements chimiques contenant du bore, l'équipe a pu faire la démonstration d'OLED se caractérisant par un pic d'émission à 720 nm et une efficacité externe pouvant atteindre 1,1 %. Cette valeur est l'une des plus élevées jamais rapportées pour un OLED dans le proche infrarouge ne contenant pas de métaux lourds ou toxiques. Cela signifie, entre autres, que l'on peut maintenant sérieusement envisager des applications de biodétection à base d'OLED dans le proche infrarouge. «Plusieurs nouveaux matériaux semi-conducteurs pour l'électroluminescence dans l'infrarouge proche ont été générés et testés. Les plus performants sont des systèmes à deux composants où l'émetteur dans le proche infrarouge est incorporé à une matrice polymère», explique le Pr Dr Ullrich Scherf, coordinateur scientifique d'OSNIRO. «Nous avons d'autre part présenté des systèmes à deux composants utilisés comme photodétecteurs dans le proche infrarouge, qui sont basés sur la combinaison d'un composant donneur absorbant l'infrarouge proche et d'un accepteur à base de fullerène.» Le Pr Scherf qualifie de «prometteuses» les performances de ces dispositifs électroluminescents et photovoltaïques dans l'infrarouge proche. Les cellules solaires basées sur cette technique présentent ainsi des rendements de conversion dépassant 11 %, alors que les photodétecteurs se caractérisent par un rendement quantique externe (RQE) plus élevé et une réduction des courants d'obscurité. L'un des photodétecteurs atteint un RQE de 67 % à une longueur d'ondes de 800 nm. Et il ne s'agit que d'une première étape d'une série d'améliorations que le consortium espère réaliser. Comme le fait remarquer le professeur Scherf, «nos dispositifs peuvent encore être améliorés en optimisant les matériaux, les ratios composition/mélange, les électrodes, etc.» Une telle recherche de suivi est déjà en cours dans le cadre d'une coopération bilatérale entre certains partenaires du projet, dont des utilisateurs potentiels comme Siemens Healthcare et Advent Technologies. Une nouvelle génération de scientifiques En plus de la recherche et du développement, OSNIRO a également mis l'accent sur les compétences. De jeunes chimistes, physiciens, ingénieurs et spécialistes en science des matériaux ont bénéficié d'une formation intensive dans le domaine des dispositifs optoélectroniques à base de matériaux organiques et fonctionnant dans le proche infrarouge. Les 17 boursiers ainsi recrutés ont pu travailler sur leurs propres projets scientifiques, et ce programme de formation a débouché sur pas moins de 29 articles parus dans des revues majeures. Pour ce qui est des appareils, le partenaire du projet SHC a déjà déposé une demande de brevet et d'autres devraient suivre dans un proche avenir. Selon le Pr Scherf, les travaux d'OSNIRO permettront dans un délai de trois à cinq ans de commercialiser des produits tels que des lunettes de vision nocturne ou des dispositifs d'imagerie et de détection destinés à des applications biomédicales.
Mots‑clés
OSNIRO, OLED, infrarouge proche, vision nocturne, semi-conducteur, photodétecteur, photovoltaïque, cellule solaire
