Comportement du signal d’électro-absorption de la structure ITO/T6O2/PTCTE/Al au delà de V co

Dans la figure 79, les pics des spectres correspondants à des tensions positives 1Vdc, 2 Vdc et 3 

Vdc  ont  diminué  en  amplitude  dans  la  région  entre  400  nm  et  510  nm  et  ils  sont  presque 

confondus. Les pics situés dans la zone entre 390 nm et 300 nm (forte énergie) sont décalés  par rapport aux autres pics mesurés pour des tensions plus petites que Vco. Ils présentent une 

plus forte amplitude dans cette région correspondant au gap du T6O2 (3,4eV), matériau plus  isolant  que  le  PTCTE  (2,3eV).  Ceci  semble  normal  car  le  champ  s’applique  alors  principalement dans cette couche. 

Le spectre EA(1ω) de la structure bicouche change d’allure et la variation de l’amplitude de  ces pics n’est plus linéaire à partir d’une certaine tension appliquée. Ceci est dû au courant qui  traverse la cellule et qui devient important à partir de Vco. La distribution des charges internes 

change radicalement de telle sorte que le champ en volume se sature.  

Conclusion

La structure monocouche en Alq3 a permis la vérification de l’existence de l’effet Stark dans ce 

matériau. La mesure de la tension de bandes plates par électro‐absorption a été évoquée pour  la  première  fois  dans  une  structure  monocouche  Alq3.  Un  désaccord  avec  les  méthodes  de 

mesure  utilisées  dans  la  littérature  est  montré.  Les  valeurs  des  tensions  de  bandes  plates  mesurées par électro‐absorption ont été vérifiées par des mesures de photo‐courant. 

Nous avons montré qu'une tension de bandes plates de 1V, dans le cas de l’Alq3, a été mesurée pour

les longueurs d’ondes correspondant à la plus forte énergie, alors que dans la littérature les mesures de tension de bandes plates sont effectues pour les longueurs d’ondes correspondant à la plus faible énergie.

Les  valeurs  de  Vbp  admises  montrent  l’élimination  de  la  barrière  d’injection  des  trous  avec 

l’ajout de PEDOT:PSS sur ITO, accompagné d’une amélioration des caractéristiques courant‐ tension et luminescence‐tension. La comparaison des signaux EA(1ω) et EA(2ω) a permis la  déconvolution  des  spectres  provenant  du  champ  de  volume  et  de  l’interface.  Finalement  la  comparaison du spectre EA(2ω) avec les dérivées d’ordre un et deux du spectre d’absorption  a permis d’émettre une hypothèse sur le type d’exciton présent dans la structure. 

Les spectres d’électro‐absorption du PFV sont présentés pour la première fois, et étudiés de la  même manière que l’Alq3. : 

 Les valeurs de la tension de bandes plates ont été mesurées pour des structures avec différents types de PEDOT:PSS,

 Les caractéristiques courant-tension ont été tracées,

 La corrélation entre Vbp et la barrière d’énergie à l’interface ITO/PFV ainsi que l’effet

des différents types de PEDOT:PSS sur l’amélioration de l’injection des trous ont été présentés,

 La présence d’un champ de volume et d’interface a été mise en évidence,  Finalement une hypothèse sur le type d’exciton dans le PFV a été émise.

Dans la seconde partie, nous avons étudié des cellules photovoltaïques organiques bicouches  à base de T6O2 et de PTCTE. La structure entière a été analysée, puis chaque matériau a été  étudié séparément. La relation entre la tension de bandes plates et Vco a été mise en évidence 

par  des  mesures  d’électro‐absorption.  Ceci  a  permis  de  mieux  comprendre  comment  améliorer V  et la relier à la hauteur de la barrière de collection des trous. 

L’analyse des spectres EA (1ω) et EA (2ω) a mis en évidence l’existence d’un champ électrique  à  l’interface  donneur/accepteur.  Ainsi  nous  avons  pu  vérifier  l’existence  de  deux  types  d’excitons  dans  la  structure  bicouche :  l’exciton  de  Frenkel  et  le  l’exciton  de  transfert  de  charge. 

R

[BOD86] N. Boden, R.J. Bushby, L. Ferris, C. Hardy and F. Sixl, "Designing new lyotropic amphiphilic mesogens to optimize the stability of nematic phases", Liquid Cryst., vol. 1, p. 109, 1986

[BRA01] C.J. Brabec, A. Cravino, D. Meissner, N.S. Sariciftci, T. Fromherz, M.T. Rispens, L. Sanchez and J.C. Hummelen, "Origin of the open circuit voltage of plastic solar cells", Adv. Funct. Mater., vol. 11, p. 374, 2001

[CAD00] A.J. Cadby, P.A. Lane, H. Mellor, S.J. Martin, M. Grell, C. Giebeler, D.D.C. Bradley, M. Wohlgenannt, C. An and Z. V. Vardeny, "Film morphology and photophysics of polyfluorene", Phys. Rev. B, vol. 62, p. 15604, 2000

[CAR97a] S.A. Carter, M. Angelopoulos, S. Karg, P.J. Brock, and J.C. Scott, "Polymeric anodes for improved polymer light-emitting diode performance", Appl. Phys. Lett., vol. 70, p. 2067, 1997

[CAR97b] J.C. Carter, I. Grizzi, S.K. Heeks, D.J. Lacey, S.G. Latham, P.G. May, O.R. Delospanos, K. Pichler, C.R. Towns and H.F. Wittmann, "Operating stability of light- emitting polymer diodes based on poly(p-phenylene vinylene)", Appl. Phys. Lett., vol. 71, p. 34, 1997

[DEB05] Debdutta Ray, Menghan P. Pantankar, N. Periasamy and K.L. Narasimhan, "Photoconduction in Alq3", J. Appl. Phys., vol. 98, p. 123704, 2005

[GUE03] W. Guo, "Electroabsorption spectroscopy of quasi-one-dimensional organic molecular crystals", PhD thesis, Dresden, 2003

[GUS92] G. Gustafsson, Y. Cao, G.M. Treacy, F. Klavetter, N. Colaneri and A.J. Heeger, "Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymers", Nature, vol. 357, p. 477, 1992

[HAD00] G. Hadzioannou and P.F. van Huten, "Semiconducting Polymers", Wiley-VCH, Weinheim, 2000

[HEN99] M.H. Hennessy, Z.G. Soos, R.A. Pascal Jr., A. Girlando, "Vibronic structure of PTCDA stacks: the exciton-phonon-charge-transfer dimer", Chem. Phys., vol. 245, p. 199, 1999

[HOF00] M. Hoffmann, K. Schmidt, T. Fritz, T. Hasche, V.M. Agranovich and K. Leo, "The lowest energy Frenkel and charge-transfer excitons in quasi-one dimensional structures: application to MePTCDI and PTCDA crystals", Chem. Phys., vol. 258, p. 73, 2000 [JAL07] E. Jalviste, N. Ohta, "Theoretical foundation of electroabsorption spectroscopy: self-

contained derivation of the basic equations with the direction cosine method and the Euler angle method" , J. Photochem. and Photobiol. C, vol. 8, p. 30, 2007

[KAN08] J. Navarro, H. Kanaan, I. Seguy, P. Jolinat, P. Destruel, G. Ablart and H. Bock, "Electroabsorption study of the influence of PEDOT:PSS on organic solar cells performances", Proc. SPIE, p. 6999, 2008

[KAR96] S. Karg, J.C. Scott, J.R. Salem and M. Angelopoulos, "Increased brightness and lifetime of polymer light-emitting diodes with polyaniline anodes", Synth. Met., vol. 80, p. 111, 1996

[KIM98] J.S. Kim, M. Granström, R.H. Friend, N. Johansson, W.R. Salaneck, R. Daik, W.J. East and F. Cacialli, "Indium–tin oxide treatments for single- and double-layer polymeric light-emitting diodes: the relation between the anode physical, chemical, and morphological properties and the device performance", J. Appl. Phys., vol. 84, p. 6859, 1998

[KIM99] J.S. Kim, R.H. Friend and F. Cacialli, "Improved operational stability of polyfluorene- based organic light-emitting diodes with plasma-treated indium–tin–oxide anodes", Appl. Phys. Lett., vol. 74, p. 3084, 1999

[LAN06] P.A. Lane, P.J. Brewer, J. Huang, D.D.C. Bradley and J.C. de Mello, "Elimination of hole injection barriers by conducting polymer anodes in polyfluorene light-emitting diodes", Phys. Rev. B, vol. 74, p. 125320, 2006

[LAN00a] P.A. Lane, C. Giebeler, S.A. Whitelegg, S.J. Martin, A. Campbell, J. Rostalski, D. Meissner, D.D.C. Bradley, "Studies of the internal electric field in organic light emitting diodes and solar cells by electroabsorption spectroscopy", Proc. SPIE, vol. 3939, p. 144, 2000

[LAN00b] H. Langhals and S. Kirner, "Novel fluorescent dyes by the extension of the core of perylenetetracarboxylic bisimides", Eur. J. Org. Chem., vol. 2000, p. 365, 2000

[LAN00c] P.A. Lane, J. Rostalski, C. Giebeler, S.J. Martin, "Electroabsorption studies of phthalocyanine/perylene solar cells", Solar En. & Solar Cells, vol. 63, p.3, 2000

[LAN07] P.A. Lane, G.P. Kushto, Z.H. Kafafi, "Efficient, single-layer molecular organic light- emitting diodes", Appl. Phys. Lett., vol. 90, p. 023511, 2007

[MAR93] R.N. Marks, D.D.C. Bradley, R.W. Jackson, P.L. Burn and A.B. Holmes, "Charge injection and transport in poly(p-phenylene vinylene) light emitting diodes", Synth. Met., vol. 55-57, p. 4128, 1993

[MAZ03] G. Mazur, P. Petelenz and M. Slawik, "Theoretical calculations of the electroabsorption spectra of perylenetetracarboxylic dianhydride", J. Chem. Phys., vol. 118, p. 1423, 2003 [MIH03] V.D. Mihailetchi, P.W.M. Blom, J.C. Hummelen and M.T. Rispens, "Cathode dependence of the open-circuit voltage of polymer:fullerene bulk heterojunction solar cells", J. Appl. Phys., vol. 94, p. 6849, 2003

[NAV08] J.M. Navarro, "Cellules photovoltaïques organiques transparentes dans le visible", Thèse, Université Toulouse III - Paul Sabatier, 2008

[OUK03] M. Oukachmih, "Les cellules photovoltaïques à base de matériaux organiques discotiques", Thèse, Université Paul Sabatier, Toulouse, 2003

[OUK05] M. Oukachmih, P. Destruel, I. Seguy, G. Ablart, P. Jolinat, S. Archambeau, M. Mabiala, S. Fouet, H. Bock, "New organic discotic materials for photovoltaic conversion", Solar En. Mater. and Solar Cells, vol. 85, p. 535, 2005

[PET93] P. Petelenz, "Electro-absorption spectra of degenerate charge transfer states", Chem. Phys., vol. 171, p. 397, 1993

[PET96] P. Petelenz, "Theoretical calculation of the electroabsorption spectra of polyacene crystals", J. Chem. Phys., vol. 105, p. 4427, 1996

[PAR94] I.D. Parker, "Carrier tunneling and device characteristics in polymer light-emitting diodes", J. Appl. Phys., vol. 75, p. 1656, 1994

[SCO97] J.C. Scott, S.A. Carter, S. Karg and M. Angelopoulos, "Polymeric anodes for organic light-emitting diodes", Synth. Met., vol. 85, p. 1197, 1997

[SEB81a] L. Sebastian and G. Weiser, "Charge transfer transitions in solid tetracene and pentacene studied by electroabsorption", Chem. Phys., vol. 61, p. 125, 1981

[SEB81b] L. Sebastian and G. Weiser, "Electroreflectance studies on the excitons in PTS and DCHD single crystals", Chem. Phys., vol. 62, p. 447, 1981

[SEB83] L. Sebastian and G. Weiser, "Charge-transfer transitions in crystalline anthracene and their role in photoconductivity", Chem. Phys., vol. 75, p. 103, 1983

[SEG01] I. Seguy, P. Jolinat, P. Destruel, R. Mamy, H. Alouchi, C. Courseille, M. Cotrait and H. Bock, "Crystal and electronic structure of a fluorescent columnar liquid crystalline electron transport material", ChemPhysChem., vol. 2, p. 448, 2001

[SHA08] G.D. Sharma, P. BalaRaju, M.S. Roy, "Effect of functional groups of acceptor material on photovoltaic response of bulk hetero-junction organic devices based on tin phthalocyanine (SnPc)", Solar. En. Mat. & Solar. Cells, vol. 92, p. 261, 2008

[SIM02] S.J. Martin, G.L.B. Verschoorb, M.A. Webstera and A.B. Walker, "The internal electric field distribution in bilayer organic light emitting diodes", Organic Electronics, vol. 3, p. 129, 2002

[ZIM05] B. Zimmermann, M. Glatthaar, M. Riede and A. Hinsch, "Electroabsorption studies of organic bulk-heterojunction solar cells", Thin Solid Films, vol. 493, p. 170, 2005

Chapitre V.

Etude de la hauteur de barrière