Dynamique des excitons et transport de charge dans des films minces ordonnés à base de dérivés de triazatruxène

Autor: Jing, Jiang
Přispěvatelé: Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg, Thomas Heiser
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Physics [physics]. Université de Strasbourg, 2022. English. ⟨NNT : 2022STRAD037⟩
Popis: Exciton dynamics and charge carrier transport in organic semiconductors are essential properties that determine the performances of opto-electronic devices (such as for instance organic solar cells) and are highly dependent on the molecular structure and associated solid-state packing of the semi-conducting molecules. In this thesis, we focused on a family of "dumbbell-shaped" donor-acceptor-donor (D-A-D) type molecular semiconductors. The electron donor moiety was composed of a functionalized planar triazatruxene (TAT) unit, which is highly soluble and acts as a π-stacking platform, while a thiophene-thienopyrroledione-thiophene (TPD) unit was used as the electron acceptor unit. The self-assembled solid-state structures of the TPD-TAT molecules are highly dependent on the alkyl side-chains grafted on both units and on post-deposition thermal treatments. The exciton lifetime and diffusion length were investigated in detail as a function of molecular chemical structure and solid-state structure. Also, the in-plane and out-of-plane charge carrier mobilities were studied as a function of molecular packing structure. Finally, first organic solar cells using TPD-TAT as electron donor blended with an electron-acceptor polymer were also developed.; La dynamique des excitons et le transport des porteurs de charge dans les semi-conducteurs organiques sont des propriétés essentielles qui déterminent les performances des dispositifs opto-électroniques (comme par exemple les cellules solaires organiques) et dépendent fortement de la structure moléculaire et de l'état solide associé des molécules semi-conductrices. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur une famille de semi-conducteurs moléculaires de type donneur-accepteur-donneur (D-A-D) en forme d'haltère. La partie donneuse d'électrons était composée d'une unité planaire fonctionnalisée de triazatruxène (TAT), qui est très soluble et agit comme une plateforme d'empilement π, tandis qu'une unité de thiophène-thiénopyrroledione-thiophène (TPD) a été utilisée comme unité acceptrice d'électrons. Les structures auto-assemblées à l'état solide des molécules TPD-TAT dépendent fortement des chaînes latérales alkyles greffées sur les deux unités et des traitements thermiques post-dépôt. La durée de vie et la longueur de diffusion des excitons ont été étudiées en détail en fonction de la structure chimique moléculaire et de la structure de l'état solide. De même, les mobilités des porteurs de charge dans le plan et hors du plan ont été étudiées en fonction de la structure de l'empilement moléculaire. Enfin, les premières cellules solaires organiques utilisant le TPD-TAT comme donneur d'électrons mélangé à un polymère accepteur d'électrons ont également été développées.
Databáze: OpenAIRE
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