I.6. Dopage des semiconducteurs organiques
Dans les semiconducteurs à base de semiconducteurs
inorganiques quelques atomes sont remplacés par des ions en excès
(par exemple le phosphore ou le bore pour le silicium) ce qui leur procure le
type N ou P. Les semiconducteurs organiques peuvent être dopés par
l'ajout d'un réactif chimique qui oxyde (où réduit) le
système, ce qui fait transfère les électrons de la bande
de valence à la bande de conduction, rendant le système plus
conducteur. Il existe deux principales méthodes de dopage [04]:
a. Dopage chimique: est l'exposition de semiconducteur organique
à un oxydant (iode ou du brome) où un réducteur
(métaux alcalins).
b. Dopage electrochimique: utilise une électrode
recouverte d'un polymère et baignant dans une solution
électrolytique dans laquelle le polymère est insoluble. On
applique une tension entre les électrodes qui provoque un mouvement des
ions de la solution et des électrons qui se fixent sur le
polymère traité, ou s'en échappent. Donc on obtient un
semiconducteur organique type N ou type P respectivement. on note que le dopage
N est moins courant que le dopage P. La majorité des dispositifs
étant réalisés avec les matériaux organiques dits
de type p, ceux de type n présentant de plus faibles mobilités
des porteurs de charges et une forte sensibilité à
l'oxygène et à l'humidité de l'air.
Lorsque le taux de dopage augmente, les niveaux apparus dans
la bande interdite se recouvrent, et la notion de bandes de polarons ou
solitons est introduite. Dans tous les cas, la formation d'un polaron,
bipolaron ou soliton maintient la bande de valence pleine et la bande de
conduction vide. Par conséquent, les espèces porteuses de charges
sont des polarons chargés, des solitons chargés ou des bipolarons
chargés. Ces espèces, solitons, polarons et bipolarons, sont
responsables des propriétés électriques,
magnétiques et optiques des polymères conjugués. Cette
particularité a des conséquences directes sur les
mécanismes de transport: la conduction se déroule par saut des
porteurs de charges d'un état localisé à un autre,
plutôt que par propagation cohérente des électrons ou des
trous dans un matériau cristallin. Par conséquent, certaines
propriétés peuvent alors être interprétées en
terme de bande de soliton ou de polaron.
(a) Système non dégénéré (b)
système degenere
Croissance de dopage
Croissance de dopage
Figure 1.8. Description des défauts charges dans le cas
d'un système non degenere (a) et d'un
système degeneré
(b) : Evaluation de la structure au cours du dopage5 [06].
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