Réalisation, caractérisation et simulation de composants organiques : transistors à effet de champ et mémoires

Cette thèse aborde une approche originale de réalisation de composants organiques (transistors, mémoires volatiles et non volatiles) à base d’un semiconducteur de type N “PolyeraTM N2200”. Tout d’abord, des transistors à effet de champ ont été fabriqués et optimisés en améliorant notamment certains paramètres technologiques. Par la suite, ces transistors ont été simulés à l’aide du logiciel ISE TCAD®, un logiciel basé sur un modèle 2D à effet de champ et de dérive-diffusion. Les propriétés électriques de ces dispositifs organiques ont été étudiées en fonction de l’influence de la mobilité des porteurs, des densités des pièges, et de leur énergie… . Les effets des pièges d'interface ont également été pris en considération. Par ailleurs, on y incorporant une couche de nanoparticules d’or (NP’s Au), on a réussi à développer des composants appelés « NOMFET » qui miment le comportement d’une synapse biologique tout en reproduisant les effets dépressifs et facilitateurs avec une amplitude relative de 50% et une réponse dynamique de l’ordre de 4s. En étudiant la dynamique de chargement et de déchargement des NP’s d’or, on a mis en évidence une fonction d’apprentissage anti-Hebbienne, un des mécanismes fondamentaux de l’apprentissage non-supervisé d’une synapse inhibitrice dans un réseau de neurones biologiques. Finalement, des mémoires FLASH, ont été réalisées en combinant des NP’s d’or avec des monofeuillets d’oxyde de graphène réduit (rGO). Ces mémoires « FLASH » appelées aussi mémoires à double grille flottante montrent une large fenêtre de mémorisation (~68V), un temps de rétention élevé (>108s) et d’excellentes propriétés d’endurance (1000 cycles d’écriture/effacement). The subject of this thesis adopt an original approach to realize new components (transistor, volatile and non-volatiles memory) based on N type organic semiconductor “PolyeraTM N2200”. First, we have fabricated and optimized organic field effect transistors by modifying some technological parameters related to fabrication. Then, we have analyzed their electrical properties with the help of two-dimensional drift-diffusion simulator using ISE-TCAD®. We studied the fixed surface charges and the effect of the organic semiconductor/oxide interface traps. The dependence of the threshold voltage on the density and energy level of the trap states has been also considered. , by incorporating gold nanoparticles in these devices, we have developed a new device called “NOMFETs” (nanoparticles organic mem