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De nouveaux transistors, à commutation très rapide

Un projet financé par l'UE a associé des molécules organiques et photochromiques, ouvrant la voie à des transistors organiques à effet de champ et photocommutables. Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités en termes d'optoélectronique et de détection.
De nouveaux transistors, à commutation très rapide
L'avènement de l'électronique organique a conduit à de nouveaux matériaux électroniques, et les semi-conducteurs organiques sont déjà utilisés dans des écrans plats. Par ailleurs, les molécules organiques peuvent être associées avec d'autres molécules, donnant des matériaux mixtes qui disposent des propriétés de leurs deux composantes. Ceci permet de réaliser des dispositifs d'électronique organique dotés de plusieurs fonctions, renforçant ainsi considérablement l'intérêt et la valeur du matériau.

Le projet RESPONSIVE («Responsive field-effect transistors: A life-long training career development action»), financé par l'UE, a étudié des interfaces sur mesure entre des semi-conducteurs et des molécules photochromiques, fusionnant les interfaces avec des électrodes métalliques afin de créer des transistors à effet de champ qui réagissent à la lumière. Les molécules photochromiques affectent la mobilité des porteurs du transistor, elles activeront ou désactiveront les pièges à charge et sont essentielles dans la réaction à la lumière.

Le projet RESPONSIVE a démontré que l'association de semi-conducteurs organiques avec des molécules photochromiques est une méthode prometteuse pour réaliser des transistors photocommutables, qui conservent la haute mobilité des porteurs du semi-conducteur.

Les chercheurs ont associé à diverses interfaces les molécules photochromiques (des diaryléthènes) sous forme de monocouche auto-assemblée, obtenant des dispositifs dont la conductivité varie en fonction de l'éclairement. Ils ont ainsi fonctionnalisé avec les monocouches diverses interfaces (planaires ou non) pour modifier le transport de charge dans la couche semi-conductrice active (dérivée de fullerène). Comme les fullerènes sont des semi-conducteurs de type n, les scientifiques ont pour la première fois obtenu la photocommutation dans des transistors mixtes à effet de champ, de type n.

Les scientifiques ont utilisé diverses techniques de microscopie et de spectroscopie, révélant que les couches associées étaient amorphes, les domaines des molécules organiques et photochromiques étant séparés en phase. La capacité de celles-ci à se photoisomériser s'est avérée essentielle pour la commutation efficace des dispositifs photosensibles. Les scientifiques ont aussi mis au point une méthode pour étudier l'efficacité de la commutation des diaryléthènes en fonction de la taille des molécules organiques.

Le système mixte mis au point (semi-conducteur organique et molécules photochromiques) dispose d'un grand potentiel d'utilisation pour des éléments de mémoire optique et pour des capteurs optiques très sensibles.

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Mots-clés

Photochromique, photocommutable, transistors à effet de champ, semi-conducteurs organiques, capteurs optiques