QUATRIÈME DÉJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matériaux et structures

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    03-Apr-2015
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures
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  • OLED et nanostructures : applications laffichage et lclairage QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures ALEXIS FISCHER, Marie Claude CASTEX, Sbastien CHENAIS, Hakim CHOUKRI, Sbastien FORGET, Equipe LUMEN, LABORATOIRE DE PHYSIQUE DES LASERS UMR7538 CNRS Alain SIOVE, Dominique ADES, Equipe Candela, LABORATOIRE DE BIOCHIMIE ET DE POLYMERES SPECIALISES UNIVERSIT PARIS 13 IUT DE VILLETANEUSE. BERNARD GEFFROY du Commissariat lEnergie Atomique - CEA Saclay
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  • Plan de lintervention QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures 1: Prsentation et dfinition La prsentation essayera de mettre en lumire la filire organique en la comparant aux filires lectroniques traditionnelles (silicium, GaAs, NiGa) Quest ce quun semi-conducteur organique ? Quest ce que llectroluminescence ? Quelles structures base de matriaux organiques permettent dmettre de la lumire ? Quest ce quune OLED? 2: Les applications des OLEDS: Les procds de fabrication Laffichage Lclairage
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Dfinition donne en chimie : Organique :Les molcules sont des assemblages datomes de carbone, d'hydrogne, d'oxygne et d'azote. On dit organique par opposition aux semi- conducteurs inorganiques tel le silicium (chimie minrale). Quelles diffrences entre les semi-conducteurs organiques et les semi-conducteurs inorganiques ? Quest ce quun semi-conducteur organique ? MOLECULES : petites molcules (monomres, dimres), grandes molcules (polymres). Les lectrons sont limits la molcule. LIAISON pi CONJUGUEE : alternance de simples et double liaisons : (moins bonne conductivit) Un cristal semi-conducteur fait dATOMES de silicium assembls Point commun : Liaison covalente = double liaison : (lectrons mis en commun par les atomes) permet une semi-conductivit.
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Llectroluminescence organique Les niveaux dnergie: LUMO : Lowest Unoccupied Molecular Orbital. HOMO : Highest Occupied Molecular Orbital. Lmission de lumire Le Gap dfinit la couleur LUMO HOMO Energie de Gap e- mission de lumire Energie des lectrons Niveau dnergie des lectrons qui assurent la cohrence du cristal Niveau dnergie des lectrons libres (conduction) Bande de conduction Bande de valence Semi-conducteur cristallin L U M O H O M O ORGANIQUE
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures La filire organique offre une bibliothque de matriaux beaucoup plus large que les semi-conducteurs cristallin Une bibliothque de matriaux organique Green Emitter Al(Q 3) tris (8-hydroxyquinolinate daluminium) 6,6-bis(2-cyano 2-alkylcarboxylate)-N,N- dialkyl-3,3-bicarbazolyl max photolum. = 575 nm YELLOW EMITTERS 5,6,11,12Tetraphenylnapht acene max photolum. = 550nm Para-dialkylamino (, -cyano alkylcarboxylate)-styrene max photolum. = 583 nm Red Emitters PteOEP Nile REd DCM2
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Quelle structure pour produire de la lumire ? Injecter des lectrons dans un matriau organique entre 2 lectrodes Problme : Peu de lumire produite : rendement quantique faible Produire de la lumire en injectant des lectrons ? Matriau Organique lectroluminescent Electrode lectrons Trous HOMO LUMO e- + Emission de lumire e- +
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Une barrire lectrons : une DIODE des rendements de quelques % comparable au LED de la filire lectronique semi-conducteurs cristallins Une barrire lectrons pour produire plus de lumire ! Matriau Organique 1 Electrode Matriau Organique 2 Electroluminescent Electrode HOMO LUMO HOMO lectrons Trous e- + Emission de lumire
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Optimiser les niveaux dnergie : couche de transport et couche dinjection, choisir les matriaux adapts. des rendements quantique de quelques % comparables au LED de la filire lectronique semi-conducteurs cristallins Des couches de transports avec des niveaux adapter.
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Mlange des couleurs = Blanc+JauneBleu
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Avantages Chimie : flexibilit => fonctionnalisation Bas cot, grande surface, souplesse Faible investissement (usine) : permet marchs de niche Inconvnients Dure de vie, performances encapsulation Electronique organique : les matriaux Fournisseurs matriaux MERCK (AVECIA et COVION), DUPONT,DOW CHEMICALS, XEROX, KODAK DYES, ALDRICH
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Toutes les couleurs du visible
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Les technologies associes : deux voies possibles Voie sche vaporation sous vide Voie humide Impression, enduction Epson
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Objets commerciaux afficheur OLED/PLED MP3 : 40% des crans sont des OLED
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures 2005 SAMSUNG 1 dalle de 40 Prototypes cran OLED 2004 EPSON 4 dalles de 20
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Possibilit de dispositifs flexibles Universal Display Corporation L=200 cd/m 2, e= 175 m Pixels : 400 m x 500 m PLED Dupont Plastic Substrate
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Nouvelles sources dclairage SSL (Solid State Lighting) OLED Petites molcules polymres Film mince Ep ~ < 1 mm Surface conformable Source tendue LED AlGaInN Source ponctuelle
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Nouveaux concepts dclairage Monochrome OLEDs have already surpassed the efficiency of the light bulb (Source: Novaled) Example of a functional light source: make-up mirror with integrated OLED light source (Source: Merck). < 20 lm/W
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures WOLED: tat de lart Source: General Electrics Performances 1000 cd/m 15 lm/W CCT: 4400 K CRI: 88 CIE: x= 0.36; y= 0.36 Equivalent ampoule 80W
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures OLED Eclairage NOVALED : record du monde Dveloppement dune OLED verte pour lclairage avec une efficacit de 110 lm/W at 1000 Cd/m 2 : cest 50% de mieux que les LEDs inorganiques Objectif de NOVALED : dpasser les tubes fluorescents dans le blanc PRESS RELEASE Dresden, February 16th 2005
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures OLED, lectronique organique, une filire alternative Merci pour votre attention
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  • QUATRIME DJEUNER DE LA TECHNOLOGIE Nanotechnologies : matriaux et structures Proprits : Comparaisons Rsum et comparaison des proprits Semi-conducteur Organique Amorphe : (Molcules en vrac) facilit de mise en forme. Contact rduit entre molcules. Mise en uvre : vaporation, enduction, moulage, impression, support souple. Thermique : Les grandes molcules (polymres) se dtruisent la chaleur plus vite que les petites molcules. (qq 100) Electronique : Plutt isolant (lgrement semi-conducteur). Ncessit de travailler en couches trs minces (quelques dizaines de nanomtres) Bibliothque de matriaux pour la couleur. mlanges possibles Semi-conducteur cristallin Structure : Cristal (ordonn) Ncessite de savoir faire crotre des cristaux. Mise en uvre : Gomtrie essentiellement planaire Thermique : Rsiste la chaleur. Electronique : Semi-conducteur. Le dopage permet de modifier la conductivit. Tous les intermdiaires entre isolants et conducteurs existent Toutes les couleurs nexistent pas.