Diodes électroluminescentes organiques à microcavités résonnantes compatibles CMOS - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Diodes électroluminescentes organiques à microcavités résonnantes compatibles CMOS

Frédérique Jean
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Résumé

The aim of this work is to study the possibility to integrate low-cost optical sources in electronic circuits. Organic materials appear to be good candidates because they can be easily deposited on all kinds of substrates and some electroluminescent materials have a very good efficiency. Organic electroluminescent diodes (OLEDs) have a very broad spectral and spatial light emission, which make them poor light sources for an optical interconnection system. Therefore, we worked with resonant microcavity OLEDs which were made on thermally oxidized silicon substrates. The optical characterization of the samples showed the influence of the microcavities on the spectra and on the angular emission patterns. With the optical characteristics of two microcavities, we established the dependence of the refractive index of the ITO layer on the wavelength. Monochromatic emission is concentrated into lobes which are oriented in directions given by the resonance condition. This concentration leads to an intensity enhancement in these directions. In our structures, we observed an amplification in the forward direction comprised between 11.3 and 15.3. We also checked that a microcavity almost does not change the total intensity which is emitted by the diode. These results are in agreement with our model. The electrical characterization of the samples showed that the resistance of the ITO layer is not a deciding factor for the current – voltage characteristics of the OLEDs, and that an annealing of the ITO causes no improvement. There is a time delay between the beginning of the electrical field and the onset of the electroluminescence, due to one or several potential barriers. We measured cut-off frequencies between 6.3 kHz and 8.5 kHz.
Le but de ce travail est d'étudier la possibilité d'intégrer à faible coût des sources optiques dans les circuits électroniques. Les matériaux organiques apparaissent comme de bons candidats car il est aisé de les déposer sur toutes sortes de substrats et certains matériaux électroluminescents ont un très bon rendement. Les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) ont une émission très large, tant sur le plan spectral que sur le plan angulaire, ce qui en fait des composants peu adaptés à la réalisation d'interconnexions optiques. Nous avons donc travaillé sur des OLEDs à microcavités résonnantes, qui ont été fabriquées sur des substrats de silicium oxydé thermiquement. La caractérisation optique a permis de mettre en évidence l'influence des microcavités sur la forme des spectres et les diagrammes angulaires d'émission. Grâce aux caractéristiques optiques de deux microcavités, nous avons déterminé la variation de l'indice de l'ITO en fonction de la longueur d'onde. L'émission monochromatique est concentrée dans des lobes orientés selon les directions vérifiant la condition de résonance, ce qui produit une augmentation de l'intensité rayonnée selon ces directions. Nous avons observé dans nos structures une amplification selon la normale d'un facteur compris entre 11,3 et 15,3. Nous avons également vérifié qu'une microcavité ne modifie quasiment pas l'intensité lumineuse totale émise par la diode. Ces résultats sont en accord avec notre modélisation. La caractérisation électrique des échantillons a montré que la résistance de l'ITO n'a pas une influence déterminante sur les caractéristiques courant - tension des OLEDs, et qu'un recuit de l'ITO n'apporte aucune amélioration. Il existe un certain retard entre l'établissement du champ électrique et le début de l'électroluminescence, causé par une ou des barrières de potentiel. Les fréquences de coupure qui ont été mesurées sont comprises entre 6,3 kHz et 8,5 kHz
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  • HAL Id : tel-00002144 , version 1

Citer

Frédérique Jean. Diodes électroluminescentes organiques à microcavités résonnantes compatibles CMOS. Physique [physics]. Université de Bretagne occidentale - Brest, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002144⟩
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