Thèse de Doctorat
Mention Physique
Spécialité Physique et science des matériaux
présentée à l’Ecole Doctorale en Sciences Technologie et Santé (ED 585)
de l’Université du Littoral Côte d’Opale
par
Abir MOGHNIEH
pour obtenir le grade de Docteur de l’Université du Littoral Côte d’Opale
Nouveaux cristaux liquides semi-conducteurs pour la réalisation de films minces photo-actifs utilisables en électronique organique. |
Soutenue le 18/12/2025, après avis des rapporteurs, devant le jury d’examen :
| Président |
| Rapporteur |
| Rapporteur |
| Examinateur |
| Examinateur |
| Directeur de thèse |
| Co-directeur |
Résumé
Cette thèse s’inscrit dans la continuité des travaux dédiés à la conception et à la caractérisation de nouveaux matériaux organiques dotés de propriétés mésogènes et semi-conductrices. Elle vise à étendre et approfondir les recherches précédemment menées, axées sur la synthèse et l’étude d’un nouveau semi-conducteur avec des caractéristiques mésogènes, à savoir le composé 10-OPIA, un homologue d’une série nouvellement synthétisée. Cette série de semi-conducteurs est constituée de deux parties importantes : un noyau -conjugué rigide (anthracène-phényle) qui permet le transport de charges, et un groupement terminal flexible (alkyloxy) ; les deux parties contribuent au comportement mésomorphe observé. Nous avons étendu notre étude ici pour examiner l’impact de la variation de la longueur de la chaîne alkyloxy de la série homologue, (E)-N-(anthracène-2-yl)-1-(4-(alkyloxy) phényl) méthanimine (n-OPIA) sur leur comportement mésomorphe ainsi que sur les paramètres électriques et les propriétés photoconductives pertinentes pour les applications dans les transistors organiques à effet de champ (OFET) et les transistors organiques à effet de lumière (OPET). Le potentiel multifonctionnel des composés synthétisés sont placés dans des couches actives pour tester leur performance sur des dispositifs OFET. Les performances électriques des composés synthétisés ont été évaluées montrant que la mobilité des trous, le rapport de courant on/off et la responsivité des composés n-OPIA diminuent avec l’augmentation de la longueur de la chaîne alkyloxy. On montre que ce comportement peut être expliqué par une augmentation de la résistance de contact aux interfaces SCO/électrodes due non pas à des considérations énergétiques, mais plutôt à des changements morphologiques.
Mots clés : Semi-conducteurs organiques, Cristaux liquides, Transistor organique à effet de champ, OFET, Photoconductivité, Phototransistor.
Abstract
This thesis is part of the ongoing research dedicated to the design and characterization of new organic materials exhibiting both mesogenic and semiconducting properties. It aims to extend and deepen previous studies focused on the synthesis and investigation of a new semiconductor with mesogenic characteristics, namely the compound 10-OPIA, a homolog of a newly synthesized series. This series of semiconductors consists of two main parts: a rigid π-conjugated core (anthracenephenyl) responsible for charge transport, and a flexible terminal group (alkyloxy), both contributing to the observed mesomorphic behavior. In this work, we further examined the impact of varying the length of the alkyloxy chain within the homologous series, (E)-N-(anthracen-2-yl)-1-(4-(alkyloxy)phenyl) methanimine (n-OPIA), on their mesomorphic behavior, electrical parameters, and photoconductive properties relevant to applications in organic field-effect transistors (OFETs) and organic photo-effect transistors (OPETs). The multifunctional potential of the synthesized compounds was assessed by integrating them as active layers in OFET devices. The electrical performance of the n-OPIA compounds was evaluated, showing that the hole mobility, on/off current ratio, and responsivity decrease with increasing alkyloxy chain length. This behavior is attributed to an increase in contact resistance at the SCO/electrode interfaces, arising not from energetic factors but rather from morphological changes.
Keywords: Organic semi-conductors, Liquid crystals, Organic field-effect transistor, OFET, Photoconductivity, Phototransistor.