Naissance d'une nouvelle génération de dispositifs optoélectroniques
De nos jours, la fabrication de dispositifs optoélectroniques fait principalement appel à des semi-conducteurs inorganiques, même si ceux-ci sont associés à des coûts de fabrication supérieurs en raison des méthodes de traitement compliquées utilisées. De leur côté, les semi-conducteurs organiques, tels que les polymères conjugués, sont plus faciles à fabriquer, mais leurs applications sont limitées par leurs performances, actuellement insatisfaisantes. Pour répondre à ce besoin, le projet DISCEL a étudié de manière approfondie les matériaux cristallins liquides discotiques fonctionnels afin de remplacer les polymères conjugués. Les matériaux cristallins liquides sont considérés comme des semi-conducteurs organiques à assemblage automatique plus performants. Le projet a travaillé non seulement sur la synthèse et l'optimisation des conditions de traitement, mais également sur la détermination de leurs principaux paramètres physiques. Au terme de différents tests de conductibilité des micro-ondes à résolution temporelle par radiolyse pulsée sur des matériaux de type p et n, il a été découvert que la plupart des matériaux utilisés affichaient une mobilité des porteurs de charge élevée. Ainsi, les dérivés de hexabenzocoronène (HBC) supportent un transport rapide des charges à température ambiante. Contrairement à ce que l'on pensait auparavant, l'impact positif de la chiralité des chaînes latérales alkyle ramifiées sur la mobilité n'est pas apparu clairement, contrairement à la pureté. En comparaison avec le type p, les composants de type n affichent une mobilité inférieure dans le cas des HBC. La séparation de charge photoinduite a également été mesurée sur des films minces recouverts par centrifugation de mélanges d'un dérivé de pérylènediimide (PEDI) et de deux HBC différents en utilisant la conductibilité des micro-ondes à résolution temporelle par photolyse par éclair. À des longueurs d'onde importantes, lorsque l'absorption intervient dans des régions composites où les HBC et les PEDI sont en contact étroit, on assiste à la séparation de charge photoinduite directe. Plus l'intensité de la lumière est élevée pour la séparation de charge photoinduite directe, moins la séparation de charge est efficace. Le projet DISCEL a également fabriqué et évalué trois types différents de dispositifs électroniques utilisant des semi-conducteurs cristallins liquides discotiques. Le premier fait appel à des diodes photovoltaïques (PVD) qui peuvent être utilisées dans des piles solaires, et notamment un chargeur de batterie pour des dispositifs sans fil ou des panneaux flexibles dans des applications de construction et de serres. Le deuxième utilise des diodes électroluminescentes (DEL) destinées à des écrans de petite et de grande taille. Le troisième type consiste en des transistors à effet de champ (TEC) qui pourraient trouver des applications dans des micropuces jetables sur les marchés grand public, ainsi que dans l'industrie des soins de santé.
