Notre recherche se base sur la structuration des polymères conjugués qui présentent des propriétés optiques et électroniques intéressantes en raison de leur structure moléculaire intrinsèque. En effet, la structure des polymères conjugués se compose d’une alternance de simples et de doubles liaisons donnant lieu à une délocalisation des électrons le long des chaînes. Cette conjugaison est à l’origine de leurs propriétés de luminescence et de leur caractère semi-conducteur. Ces polymères sont couramment utilisés dans des dispositifs électroniques où ils jouent le rôle de composant actif. Le fonctionnement de ces dispositifs repose sur la capacité des charges à se déplacer le long des chaînes (processus intramoléculaire) et d'une chaîne à l'autre (processus intermoléculaire) et par conséquent, ces propriétés de transport dépendent de l’arrangement des chaînes polymères dans le solide, qui lui-même découle des interactions supramoléculaires. Il est donc impératif de maîtriser ces interactions et d’étudier l’influence qu’elles ont sur les performances de tels dispositifs électroniques. C’est précisément sur ce point que porte notre travail : étudier et contrôler la formation de nanostructures en termes de dimensions, de forme et de localisation, en appliquant une contrainte physique extérieure à un film de polymère conjugué.
Le polymère conjugué sur lequel notre étude se base principalement est le poly(3-hexylthiophène), P3HT. Ce polymère est semi-cristallin et possède une mobilité de charge élevée (0.18 cm2/V.s), ce qui en fait un très bon candidat en tant que composant actif dans les transistors à effet de champ.
Nous avons, dans le cadre de notre recherche, étudié la structuration de films minces de P3HT, réalisée par l’application de contraintes physiques extérieures. L’utilisation d’une pointe de microscope à force atomique travaillant en mode contact permet de déformer plastiquement la surface polymère en créant des structures périodiques en surface des films mais elle permet, en outre, d’orienter les chaînes polymères dans la direction de passage de la pointe. Différents paramètres expérimentaux ont été étudiées comme par exemple, la résolution choisie pendant l’expérience, le nombre de passage effectués par la pointe ou encore l’angle avec lequel la pointe structure le film polymère. Nous avons également démontré que cette technique, appliquée au canal polymère d’un transistor à effet de champ, permet d’améliorer les propriétés électriques du P3HT et par conséquent, d’augmenter les performances du dispositif électronique.
Nous avons utilisé une autre méthode, dite de « lithographie douce », afin de structurer le P3HT. Cette technique présente l’avantage de « façonner » le polymère lorsqu’il se trouve en solution et ne nécessite donc pas la formation préalable d’un film. Elle consiste à déposer une goutte de solution polymère sur un substrat, à l’entrée de canaux micrométriques de PDMS; l’écoulement de la solution polymère, qui se fait par capillarité dans les canaux, est donc confiné. Le solvant va ensuite s’évaporer et il reste alors, sur le substrat, un dépôt polymère qui est la réplique négative des canaux de PDMS. L’analyse du dépôt polymère formé grâce à cette méthode révèle, comme c’était le cas pour la technique précédente, une orientation des chaînes polymères au sein des canaux.
Dans la dernière partie de ce travail, nous avons étudié le dopage de films fibrillaires de P3HT. L'étude de la morphologie des films dopés montre que la structure fibrillaire est conservée, avec une légère augmentation de la largeur des fibrilles. Cette augmentation résulte d'un déplacement des chaînes polymères les unes par rapport aux autres dans l'axe du squelette conjugué afin de laisser des espaces vacants pour accueillir les contre-ions dans le réseau polymère. Les mesures électriques des films dopés montrent un accroissement très important de la conductivité du polymère. On observe une augmentation de six ordres de grandeur entre les conductivités d'un film neutre et dopé.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:umh.ac.be:ETDUMH:UMHetd-05082009-120922 |
| Date | 24 September 2008 |
| Creators | Derue, Gwennaelle G.S.Y.T. |
| Contributors | Roberto, Lazzaroni, Pascal, Damman, Philippe, Leclère, Massimiliano, Cavallini, Xavier, Crispin, Sorin, Melinte, Michel, Hecq |
| Publisher | Universite de Mons Hainaut |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://theses.umh.ac.be/ETD-db/collection/available/UMHetd-05082009-120922/ |
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