Des semi-conducteurs universels pour des OLEDs plus éco-responsables

Publié par Adrien le 19/10/2020 à 09:00
Source: CNRS INC

Projet d'OLEDs flexibles
L'électronique organique ou flexible est aujourd'hui un acteur majeur de l'électronique moderne. Elle compte trois dispositifs principaux: la cellule solaire, le transistor à effet de champ et la diode organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) électroluminescente (OLED), tous construits autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5...) des semi-conducteurs organiques et de leurs propriétés électroniques. Une OLED émet de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs...) par application d'un champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules électriquement chargées. Un tel champ permet de déterminer en tout point de l'espace la force...) (phénomène d'électroluminescence) et est, à l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences...) actuelle, le dispositif le plus mature de l'électronique organique. Si on retrouve les OLEDs principalement dans l'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part...) électronique (smartphones, téléviseurs de dernière génération...), on s'attend à ce qu'elles jouent également un rôle très important dans l'éclairage écoresponsable et basse consommation du futur.

Afin de réduire l'empreinte écologique (L’empreinte écologique vise à traduire de manière facilement compréhensible l’impact d’activités humaines sur les écosystèmes et la planète. Elle se mesure généralement en surface (hectares par individu, ou...) de ces dispositifs, il faut s'intéresser à leur composant majeur: le semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse...) organique (appelé 'matrice hôte') qui supporte l'émetteur de lumière phosphorescent. Depuis quelques années, les recherches se tournent vers des semi-conducteurs dits universels c'est-à-dire pouvant être utilisés dans des OLEDs émettrices de lumière bleue, rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) et verte. Cependant, ce type de semi-conducteur est très rare et très peu d'OLEDs performantes, utilisant une matrice hôte universelle, ont pu être obtenues à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...).

Grâce à des approches de design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux impératifs d'une production...) moléculaire*, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Soochow (Chine) ont réussi à synthétiser ce type de matrices hôtes universelles, compatibles avec des OLEDs phosphorescentes émettrices de lumière rouge, verte et bleue. Les structures moléculaires sont très simples, uniquement constituées d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) et d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), et représentent un avantage majeur pour cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :).

Les performances d'émission de lumière obtenues (rendement quantique externe supérieur à 26%) sont, à ce jour, les plus élevés rapportés dans la littérature pour un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) universel. Ces dispositifs doivent leur efficacité élevée à un ajustement fin des propriétés électroniques des matrices (énergies des états triplet et singulet, des orbitales frontières...), mais également à des travaux d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou...) du dispositif lui-même. Ces résultats, publiés dans la revue Chemical Science (RSC), offrent de nouvelles perspectives pour les OLEDs phosphorescentes, qui se positionnent comme des acteurs viables de l'électronique moderne.

Note:
*Le "design moléculaire" est le travail de conception de molécules effectué par les chimistes qui consiste à élaborer des architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) moléculaires possédant les propriétés requises pour une application donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.)

Référence:
Q. Wang, F. Lucas, C. Quinton, Y.-K. Qu, J. Rault-Berthelot, O. Jeannin, S.-Y. Yang, F.-C. Kong, S. Kumar, L.-S. Liao, C. Poriel and Z.-Q. Jiang
Evolution of pure hydrocarbon hosts (Le fichier hosts est un fichier utilisé par le système d'exploitation d'un ordinateur lors de l'accès à Internet. Il contient l'adresse IP locale et, éventuellement, l'adresse de serveurs web. Lors de l'accès à un...): simpler structure, higher performance and universal application in RGB phosphorescent organic light-emitting diodes
Chem. Sci., 2020, 11, 4887-4894.
http://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01518
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