Séance de cours

Transporteurs de charge dans les semi-conducteurs organiques

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Description

Cette séance de cours porte sur la formation de polarons et de bipolaires dans des polymères typiquement conjugués à la л, le processus de formation de l'exciton, les effets du dopage chimique sur le poly(thiophène), et les structures cristallines du quaterphényle et du poly(aniline). Il traite également de la délocalisation intermoléculaire des défauts des polarons, de l'impact des troubles dynamiques et statiques sur les porteurs de charge, et du comportement des matériaux organiques cristallins à haute densité de porteurs de charge.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Physique du solide

Concepts associés (32)

Porteur de charge

Un porteur de charge est, en sciences physiques, une particule ou une quasi-particule qui porte une charge électrique. En se déplaçant, les porteurs de charge créent un courant électrique, comme les ions dans les solutions liquides et les électrons dans les solides. En électronique cette notion est incontournable, les deux porteurs de charge considérés sont les électrons, portant une charge −e, les trous, peuvent se déplacer assez librement dans le réseau cristallin.

Dopage (semi-conducteur)

Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.

Densité de charge

La densité de charge électrique désigne la quantité de charge électrique par unité d'espace. Selon que l'on considère un problème à 1, 2 ou 3 dimensions, c'est-à-dire une ligne, une surface ou un volume, on parlera de densité linéique, surfacique ou volumique de charge. Leurs unités sont respectivement le coulomb par mètre (), le coulomb par mètre carré () et le coulomb par mètre cube () dans le Système international. Comme il existe des charges négatives comme des charges positives, la densité de charge peut prendre des valeurs négatives.

Polaron

A polaron is a quasiparticle used in condensed matter physics to understand the interactions between electrons and atoms in a solid material. The polaron concept was proposed by Lev Landau in 1933 and Solomon Pekar in 1946 to describe an electron moving in a dielectric crystal where the atoms displace from their equilibrium positions to effectively screen the charge of an electron, known as a phonon cloud. This lowers the electron mobility and increases the electron's effective mass.

Exciton

vignette|Représentation schématique d'un exciton de Frenkel, dans un cristal (points noirs). Un exciton est, en physique, une quasi-particule que l'on peut voir comme une paire électron-trou liée par des forces de Coulomb. Une analogie souvent utilisée consiste à comparer l'électron et le trou respectivement à l'électron et au proton d'un atome d'hydrogène. Ce phénomène se produit dans les semi-conducteurs et les isolants. En 2008, le premier dispositif électronique basé sur des excitons a été démontré, fonctionnant à des températures cryogéniques.

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