Nanoparticules, Points quantiques, Dispositifs émetteurs de lumière, Électroluminescence, Systèmes photo-actifs

Ce travail de thèse concerne le développement d'un dispositif émetteur de lumière, basé sur des nanoparticules de sulfure de zinc dopées au manganèse,fonctionnant sous l'application d'une tension alternative. Notre dispositif est basé sur une configuration simple impliquant une seule couche de nanoparticules luminescentes, déposée par spin coating, placée entre deux films isolants. D'abord,nous avons étudié le système de nanoparticules d'un point de vue fondamental.Ces nanoparticules, synthétisées sans aucun tensioactif par une synthèse assistée par micro-ondes, sont caractérisées par une phosphorescence dans la région orange du spectre visible provenant du dopage au manganèse. Nous avons observé et étudié une augmentation de cette activité optique sous une exposition prolongée à la lumière UV. Notre analyse nous a permis d'attribuer ce phénomène à un effet de contrainte du réseau crystallin local autour des chromophores de manganèse dû à un processus d'oxydation de surface induit par la lumière UV.Dans une deuxième partie de notre travail, nous avons étudié les propriétés diélectriques des couches isolantes, constituées d'un film de oxyde d'hafnium déposé par Atomic Layer Deposition. En explorant plusieurs épaisseurs de couches et deux températures de dépôt, nous avons montré que la température plus basse fournit des résultats significativement plus fiables et robustes. De plus, nous avons également abordé la possibilité de déposer une couche d'alumine par une approche sol-gel en solution, mettant en évidence les principales limites de cette technique.Dans la troisième partie du manuscrit, nous décrivons les principales caractéristiques du dispositif complet. Nous avons observé la bande d'émission orange due au dopage au manganèse, ainsi que le comportement seuil typique de l'intensité de la lumière émise en fonction de la tension appliquée. En exploitant la caractérisation structurelle, les mesures de spectroscopie d'impédance et une comparaison avec des travaux théoriques sur des dispositifs similaires, nous avons pu affirmer que le mécanisme derrière l'émission de lumière observée est un processus de création de charge induite par le champ électrique dans la couche active, suivi par leur transport à travers la couche et d'un processus de recombinaison radiative à l'échelle de la nanoparticule individuelle. Par rapport aux travaux antérieurs basés sur le même type de nanoparticules, notre point clé a été l'utilisation de nanoparticules non enrobées qui ont permis d'obtenir un arrangement de nanoparticules très compact, favorisant le mécanisme physique mentionné ci-dessus. Notre travail constitue une avancée dans le développement de dispositifs électroluminescents plus compacts, industriellement réalisables et respectueux de l'environnement.