Thèse présentée par Sarah Hamdad pour obtenir le grade de
Docteur en Physique de l’Université Sorbonne Paris Nord
Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’amélioration des propriétés optiques et électriques des OLED en utilisant des réseaux carrés de nanoparticules d’Ag. L’objectif étant de tirer profit des propriétés de ces nanostructures afin de façonner l’émission des OLED et d’exalter leur électroluminescence. En particulier, nous nous sommes focalisés sur l’étude des résonances de réseau de surface SLR (surface lattice resonance) afin de comprendre l’interaction entre les NPs et celle entre le réseau de NPs et les émetteurs organiques. En effet, ces modes se manifestent par l’apparition de pics très étroits sur les spectres des réponses optiques et sont associés à un mécanisme de diffraction dans le plan qui est supposé améliorer les propriétés spatiales de l’émission. Dans ce contexte, nous avons mené des études sur la compréhension des mécanismes d’interactions dans les réseaux et le passage d’une réponse localisée LSPR à un régime qui comprend également des modes SLR. Nous avons aussi étudié l’influence de ces modes de réseaux sur les caractéristiques d’émission d’une couche organique d’abord en pompage optique et ensuite en pompage électrique. Pour cela, nous avons mis en place au sein du laboratoire LPL plusieurs bancs optiques et développé plusieurs calculs afin d’interpréter les résultats obtenus. Ces résultats confirment le rôle crucial des anomalies de Rayleigh dans l’interaction entre le réseau de NPs et les émetteurs organiques. En particulier, ils révèlent l’importance des anomalies de Rayleigh pour l’apparition d’une directivité de l’émission sous pompage optique. Dans le cas des OLED, les études réalisées montrent que la présence de structures métalliques de courtes périodicités peut contribuer à exalter le nombre de porteurs dans le dispositif. Les réseaux déposés au-dessus de l’anode d’ITO participent à améliorer le processus électrique d’injection des trous dans la structure organique. De plus, on montre également qu’il est possible d’exalter le rendement de la OLED par l’insertion d’un réseau de longue périodicité. Toutefois, l’existence de modes collectifs SLR n’est pas assurée dans ce type de configuration et les effets de directivité de l’émission observés nécessitent des études plus approfondies. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail de thèse constituent un pas important vers une profonde compréhension des interactions entre les réseaux de NPs métalliques et les émetteurs organiques et pourraient ouvrir la voie vers l’étude et la réalisation d’OLED superriadiante qui constitueraient une étape intermédiaire pour aller vers la diode laser organique.
Membre du jury
BACHELOT Renaud, LNIO, Université de Technologie de Troyes
BAIDA Fadi, Femto-ST, Université Franche-Comté de Besançon
FIORINI Céline, IRAMIS Service de Physique de l’Etat Condensé, CEA Saclay
LAMROUS Omar, UMMTO, Université Mouloud Mammeri de TIZI OUZOU, rapporteuse
MAITRE Agnès, Institut des NanoSciences, Paris Sorbonne Université, rapporteuse
VIGNERAS Valérie, Laboratoire IMS-ENSCBP, Bordeaux INP
AMY-KLEIN Anne, LPL, Université Sorbonne Paris Nord
CHAKAROUN Mahmoud, LPL, Université Sorbonne Paris Nord, co-encadrant de thèse
BOUDRIOUA Azzedine, LPL, Université Sorbonne Paris Nord, directeur de thèse
Mot-clés : Plasmons de surface localisés, Diodes organiques électroluminescentes, Anomalies de Rayleigh, Modes collectifs de réseaux
Soutenance : Le 25 Mai 2021 à 14h00