Use of organic semiconductors to improve the flexoelectric response of flexible polymers
Utilisation de semi-conducteurs organiques en vue d’améliorer la réponse flexoélectrique de polymères souples
Résumé
Flexoelectricity, which is induced by a strain gradient, is a mechanical-electrical effect that applies to all insulating or semiconducting materials. The work consisted of studying the flexoelectric response of various conjugated semiconductor polymers deposited in thin filmson flexible devices. In a first part, it was demonstrated for the first time in poly (3- hexylthiophene) (P3HT) and poly (3,4 ethylenedioxythiophene) (PEDOT) a flexoelectric response which turned out to be ten times greater than those observed in insulating polymers. The use of polythiophene-electrolytes constructed with cationic alkyl chains grafted onto thiophene rings has made it possible to achieve flexoelectric coefficients even ten times greater than those of P3HT. .In a second part, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrenesulfonate (PEDOT: PSS), was the subject of an in-depth study to bring out the different parameters allowing to obtain high possible flexoelectric coefficients. Thus, from PEDOT: PSS solutions with a formulation of 1:6 with top gold electrodes, very high flexoelectric coefficients were obatined reaching values close to semiconductor metal oxides were obtained. Subsequently, simple treatments such as the addition of xylitol further amplified the flexoelectric current generated by the strain gradient in these soft and flexible devices. It is also shown that for devices based on PEDOT: PSS, the high polarizability which induces flexoelectricity is due to both electronic and ionic effect
La flexoélectricité qui est induite par un gradient de déformation, est un effet mécano-électrique qui s’applique à tous les matériaux isolants ou semi-conducteurs. Le travail a consisté à étudier la réponse flexoélectrique de divers polymères conjugués semi- conducteurs déposés en films minces sur des dispositifs flexibles. Dans une première partie, il a été mis en évidence pour la première fois dans du poly(3-hexylthiophène) (P3HT) et du poly (3,4 ethylènedioxythiophène) (PEDOT) une réponse flexoélectrique qui s’est avérée être dix fois plus importantes que celles observées dans des polymères isolants. L’utilisation de polythiophènes-électrolytes construits avec des chaines alkyles cationiques greffées sur les cycles thiophènes a permis d’atteindre des coefficients flexoélectriques encore dix fois plus grands que ceux du P3HT. Dans une deuxième partie, le poly (3,4-ethylènedioxythiophène) polystyrène sulfonate (PEDOT:PSS), a fait l’objet d’une étude approfondie pour faire ressortir les différents paramètres permettant d’obtenir des coefficients flexoélectriques élevés. Ainsi à partir de solutions en PEDOT:PSS de formulation 1:6 avec des top électrodes en or, il a été obtenu des coefficients flexoélectriques très élevés atteignant des valeurs proches des oxydes métalliques semi-conducteurs. Par la suite des traitements simples comme l’addition de xylitol, ont permis encore d’amplifier le courant flexoélectrique généré par le gradient de déformation dans ces dispositifs souples et flexibles. Il est également montré que pour les dispositifs à base de PEDOT:PSS, la grande polarisabilité qui induit la flexoélectricité est due à la fois à des effets électroniques et ionique
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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