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Électronique organique, la flexibilité en marche
Yvan BonnassieuxProfesseur du département de physique
Directeur du Laboratoire de Physique des Interfaces et Couches Minces
Electronique flexible: Un monde réel?un monde qui commence juste
2Electronique Organique :la flexibilité en marche 09/04/2020
Samsung Fold
Samsung Galaxy Z Flip
Motorola RAZR
Electronique flexible: Un monde réel?un monde qui commence juste
3Electronique Organique :la flexibilité en marche 09/04/2020
Electronique flexible: Un monde réel?un monde qui commence juste
4Electronique Organique :la flexibilité en marche 09/04/2020
Les Applications potentielles
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Ecrans Flexibles
Cellules solaires flexibles
Capteurs flexibles
Eclairages flexibles
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Quelques dimensions & définitions
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Electronique sur grands substrats
Surface de l’ordre du m²
Electronique flexible
substrat non plan et non rectangulaire : conformable, flexible, pliable
Electronique organique
Les éléments actifs sont à base de plastique(chimie du carbone)
Electronique en couches minces
couches homogène très fines ∼ 10-100 nm
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Couches minces organiques
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• Matériaux organiques
• grande diversité, basse température, bas coût
• Grande surface, multicouches minces
• Technologie verte
• Des points d’améliorations
• Faibles performances
• Stabilité
• Marché (sauf OLED)
Diode Electroluminescente Organique OLED
Emettant de la lumière si on lui applique une tension.
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Electronique organique :Isolant, semi-conducteur, conducteur
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Conductivité électrique (S)
• Isolant• Semi-conducteur • Conducteur (métal)
Notion de band-gap
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Electronique organique :Semi-conducteur organique
• HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital
• LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital
Hybridation des orbitales + Matériaux conjugués
Electron délocalisées
Benzène
https://doi.org/10.1039/C4CP04919E
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Electronique organique :Charges injection
Fermi level
Work function
electron affinity
Ionisation potential
Vacuum level
LUMO
HOMO
electron barrier
hole barrier
Metal Organic semiconductor
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Electronique organique :OLED, diode électroluminescente organique
12Electronique Organique :la flexibilité en marche 09/04/2020
Electronique organique :OLED, diode électroluminescente organique
13Electronique Organique :la flexibilité en marche 09/04/2020
Electronique organique :OLED, diode électroluminescente organique
Thick crystals
Efficiency & stability
2-layers
EK US patent#4539507
Cathode
Anode
EML
HTL
Cathode
AnodeHTL
EMLDoped-EML
EK US patent#4769292
Heterostructures Cathode
Anode
EML/dopedHTL
ETL
P-doped
N-doped
PIN
1987
2002
1965
Cathode
Anode
EML/dopedHTL
ETL
HIL
HBL
Multilayers
Cathode
Anode
EML
Monolayer
~~~~ Doped transport layersK. Leo, U. Dresden
Des techniques de dépôts versatiles grandes surfaces & bas coût
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Dépôt liquide
Evaporation thermiques
Polymères
Petites moléculesDépôt de couches minces
Ink-Jet printing
Réacteur d’évaporation
Imprimantes jets d’encre
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Laboratoire de Physique des Interfaces et Couches Minces
From atoms and molecules to devices
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LPICM figures
u CNRS joint research laboratory (UMR7647)
u Staff 2020: near 105 persons (20 researchers)
u 8 professors at Ecole polytechnique (3 full time)
u 800 m² of technological facilities.
u 2019 Budget: around 4.5 M€ (including salaries)
u Research contracts: ~ 2.8 M€ per year
23 nationalities
represented !
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LPICM research
Physic Chemistry Electronic Optics
From atoms and molecules to devices
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LPICM et l’électronique flexible
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§ Conception de nouveaux matériaux actifs organiques§ Conception de composants flexibles innovants§ Caractérisations et modélisations§ Fiabilité et stabilité§ Conception de fonctions et de systèmes à forte valeur ajouté
§ Composants pour l’énergie§ Composants pour l’électronique sur grand substrats§ Capteurs intelligents
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LPICM et l’électronique flexibleComposants pour l’énergie
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Matériaux hybride (Organique & Inorganique)Evaporation (PCE:16%) ou voix liquide (PCE: 25 %)
Cellules solaires pérovskites(RNH3) BX3
CnH2n+1 Pb/SnI/Br/ Cl
OLED pour l’éclairage
Nouveaux matériauxEncapsulation
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LPICM ET L’ELECTRONIQUE FLEXIBLECAPTEURS INTELLIGENTS
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• Low-cost multifunctional Nano sensor for water • OECT sensors for vine quality • Impedance sensors for intelligent Stent • Nanoparticle road sensors
Merci
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