Électronique organique

L'électronique organique utilise des polymères ou de petites molécules organiques pour créer des composants électroniques destinés à de nombreux domaines d'application novateurs. Les matériaux employés en électronique organique sont plus légers, plus flexibles et moins coûteux que les matériaux inorganiques conventionnels à base de silicium. L'électronique organique présente un plus haut rendement énergétique et ménage davantage les ressources, que ce soit lors de sa production, de son utilisation ou de sa mise au rebut.  

L'électronique organique à petites molécules est généralement fabriquée par des méthodes de dépôt sous vide permettant de transférer des films minces de matériaux organiques à la surface du substrat. L'électronique organique peut être fabriquée à partir de polymères conducteurs par des méthodes de traitement en solution à bas coût. Les polymères semiconducteurs peuvent être rendus solubles et transformés en encre, ce qui permet d'imprimer des circuits électroniques directement sous forme de grandes feuilles de plastique. Ces matériaux sont compatibles avec les procédés de fabrication rouleau à rouleau (R2R) de grande surface, qui peuvent être facilement transposés à plus grande échelle pour une production rapide à faible coût.

Les matériaux conducteurs organiques sont utilisés dans les produits suivants :

• Diodes électroluminescentes organiques (OLED)
• Transistors à effet de champ organiques (OFET)
• Transistors en couches minces organiques (OTFT)
• Cellules photovoltaïques organiques (OPV)

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OLED

Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont des dispositifs émetteurs de lumière constitués d'une couche émissive semiconductrice organique prise en sandwich entre une anode, qui est chargée positivement pour injecter des trous, et une cathode, qui est chargée négativement pour injecter des électrons, et des couches de transport qui permettent à différents transporteurs de charges électriques de s'écouler dans la couche émissive semiconductrice. De la lumière est directement générée lorsque les charges injectées au niveau des électrodes se recombinent dans la couche organique. Les diodes OLED produisent des couleurs éclatantes et une lumière plus vive, offrant un meilleur contraste dans les affichages. De par la flexibilité et la minceur accrues des matériaux organiques, les diodes OLED peuvent être utilisées dans les écrans incurvés, les appareils mobiles pliables ou enroulables, et les dispositifs à porter sur soi.

OFET et OTFT

Les transistors organiques sont les éléments constitutifs de base des circuits intégrés et des affichages flexibles dans l'électronique haute performance.  Les transistors activent et désactivent l'alimentation. Une électrode source et une électrode drain (ou déversoir) sont en contact direct avec un semiconducteur organique. L'électrode grille est isolée du semiconducteur par l'isolant diélectrique. Lorsqu'une tension est appliquée à la grille, le semiconducteur devient plus ou moins conducteur, ce qui autorise ou bloque le passage d'un courant électrique entre la source et le drain. Tous les composants, qu'il s'agisse de conducteurs (pour les électrodes), de semiconducteurs (pour les matériaux de canaux actifs) ou d'isolants (pour les couches diélectriques de grille), peuvent être constitués de matériaux organiques. Les transistors en couches minces sont une sorte particulière de transistors à effet de champ, dans laquelle les couches de semiconducteur, d'électrode et de composé diélectrique sont déposées en films minces sur un substrat de support. Les applications électroniques courantes de cette technologie sont les étiquettes RFID ou le papier électronique.

OPV

Les matériaux électroniques organiques peuvent aussi servir de matériaux donneurs et accepteurs, pour convertir de la lumière en électricité dans les panneaux solaires. Dans les OPV, des couches photoactives de matériaux organiques semiconducteurs sont prises en sandwich entre deux électrodes afin de générer des photocourants. Comme le donneur absorbe le flux de photons solaires, les matériaux donneurs doivent présenter une vaste absorption optique, correspondant au spectre solaire. Les matériaux de transport de trous organiques (HTM) utilisés dans les cellules solaires à pérovskite se sont avérés particulièrement efficaces pour maximiser le transport de charges et la récupération de l'énergie solaire.