Polymères conjugués cristaux liquides lamello-colonnaires semi-conducteurs ambipolaires pour l'électronique organique – TRAMBIPOLY

Le projet de recherche fondamentale TRAMBIPOLY a pour cadre le domaine très actif et en croissance de l’électronique organique. Il a pour objet de lever un verrou pour la transposition de la technologie CMOS aux semi-conducteurs organiques. Pour ce faire il se propose d’explorer une nouvelle classe de matériaux de type polymère à architecture innovante, dont les propriétés de transport ambipolaire à haute mobilité permettront la réalisation de transistors complémentaires. La solution proposée pour la réalisation de ces dispositifs consiste à élaborer et mettre en oeuvre une seule couche active i) incorporant dans une même architecture macromoléculaire des entités liées de façon covalente aptes à transporter les trous (matériaux de « type p ») et les électrons (matériaux de « type n ») ii) s’auto-organisant à l’échelle nanométrique en formant, entre les contacts, des chemins distincts à forte mobilité pour chacun des porteurs de charge. Cette approche est fondée d’un part, sur les propriétés d’autoorganisation et de nano-structuration des polymères semiconducteurs cristaux liquides lamello-colonnaires, et d’autre part sur la propension de ce type de matériaux mésomorphes à s’orientater et à s’aligner sur des substrats convenablement traités. Le projet s’attachera à valider le concept de matériau « ambipolaire » nano-structuré et orienté au travers de la mesure de la mobilité des porteurs de charges et de l’élaboration de transistors à effet de champs OFETs réalisés avec ce seul matériau. Ce projet pluridisciplinaire nécessite des compétences multiples : c’est pourquoi il regroupe quatre équipes possédant des expertises complémentaires englobant (i) la chimie des matériaux macromoléculaires pi-conjugués, (ii) leur caractérisation structurale et leur mise en forme sur substrats, (iii) l’étude de leur propriété électronique et (iv) la conception et la réalisation de composants fonctionnels. La synergie de ces compétences est la clé de la réussite de ce projet ambitieux.