Soutenance de thèse de Jonathan PHELIPOT

Les matériaux émissifs jouent un rôle clé dans diverses applications telles que les LED et, pour les émetteurs organiques à l’état de l’art, le contrôle de leur morphologie au sein de la couche émissive par des techniques de dépôt en voie liquide reste un défi. Le développement de molécules organiques émissives greffables, combinées à des nanoparticules inorganiques, a ouvert de nouvelles possibilités pour contrôler la dispersion de ces émetteurs. Afin d'éviter l'effet d'extinction causé par l'agrégation lorsque de fortes concentrations d’émetteurs organiques sont présentes à la surface des nanoparticules, l'effet inverse, à savoir l'émission induite par l'agrégation, est une approche prometteuse pour générer une forte émission de lumière. En effet, dans ce cas, la forte concentration permet de geler le mouvement des molécules et de réduire les voies de désactivation non-radiatives. Cependant, même si ces nouveaux matériaux nanohybrides organiques-inorganiques présentent une forte émission, l’élaboration de couches minces par voie liquide et notamment le contrôle de la morphologie restent un défi car ces nanohybrides ont tendance à s'agréger en solution. Par conséquent, pour progresser vers l'élaboration de films minces homogènes et obtenir des dispositifs LED efficaces/reproductibles, il est nécessaire de synthétiser des solutions de nanohybrides non-agrégés. Un moyen possible de contrôler la taille des agrégats de nanohybrides en solution, de contrôler la morphologie de la couche émissive et, de manière plus surprenante, d'améliorer en même temps l'émission des fluorophores organiques, a été trouvé et consiste à utiliser le co-greffage avec de l'acide oléique à la surface des nanoparticules inorganiques. Ces nanohybrides modifiés par l'acide oléique ont ainsi été incorporés en solution dans une matrice hôte polymère, à savoir le PVK et l'oxadiazole, largement étudiés dans la littérature pour les applications OLED, pour assurer les propriétés de transport de charge dans les films minces afin d'avoir des dispositifs LED efficaces. Le contrôle de la lumière émise dans ces dispositifs électroluminescents est possible en changeant les fluorophores organiques greffés, tels que les fluorophores bleus, verts et rouges testés. En greffant simultanément ces différents émetteurs organiques à la surface des nanoparticules, nous avons également pu régler finement la couleur des dispositifs LED. Des LED à l’émission blanc chaud, blanc froid et blanc pur ont ainsi pu être obtenues par ce procédé entièrement réalisé par voie liquide, ce qui ouvre la voie à une fabrication à grande échelle.

Light emitting materials play a key role in various applications such as LED and, for state-of-the-art organic emitting molecules, the control of their morphology within the emissive layer through solution processable deposition techniques remains challenging. The development of graftable emissive organic molecules combined with inorganic nanoparticles have opened new opportunities for controlling the emitter dispersion. In order to avoid the classical aggregation-caused quenching effect when high concentrations of organic ligands are present on nanoparticle surface, the opposite effect, namely aggregation-induced emission, is a promising approach to generate strong light emission. Indeed, in this case, the high concentration helps to freeze the motion of the molecules and to reduce the non-radiative deactivations. However, even though these new organic-inorganic nanohybrid materials show strong emission, their solution-processing for morphology control remains challenging as the nanohybrids suffer from a tendency to aggregate in solution. Therefore, to go towards the elaboration of homogeneous thin films and efficient/reproducible LED devices, aggregate-free solutions of the nanohybrids have to be synthesized. A possible way to control the size of the nanohybrid aggregates in solution, to control the morphology of the emissive layer and, more surprisingly, to enhance the emission of the organic fluorophores at the same time was found and consists in using the co-grafting with oleic acid onto the inorganic nanoparticle surfaces. These oleic acid-modified nanohybrids were thus incorporated in solution in a polymer host matrix, namely PVK and oxadiazole, widely studied in OLED literature, to ensure the charge transport properties in the thin films in order to have efficient LED devices. The control of the emitted light in these electroluminescent devices was possible by changing the grafted organic fluorophores, such as the tested blue, green and red ones. By simultaneous co-grafting of these different organic emitters on the nanoparticle surface, we could also finely tune the color of LED devices. Interestingly, warm white, cold white and pure white LED were achieved through this full solution process, which opens the way for large scale manufacturing.