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La bande interdite d'un matériau est un paramètre clé qui gouverne sa conductivité électrique. Il est donc possible de faire une distinction qualitative entre un isolant, un semiconducteur ou un métal par la largueur de leur gap (Figure II.3). Dans un isolant, le gap est large (E g =3 eV) il n’y a donc aucune chance d’exciter un électron pour qu’il passe dans la bande de conduction. Dans un métal, le gap est nul ; il y a continuité entre les bandes de valence et celles de conduction, il y a toujours des électrons susceptibles de conduire le courant. Pour les semi-conducteurs, la bande interdite est étroite (0.5 eV < Eg < 3 eV), ainsi les électrons peuvent se déplacer lorsqu’on applique un champ électrique. Figure II.3: Représentation dans le modèle de bandes des différents matériaux : Isolant, Semi-conducteur et Métal. Dans cette classification, la plupart des polymères conjugués non dopés se situent à la frontière entre les isolants et les semi-conducteurs. Les gaps des polymères conjugués les plus étudiés sont indiqués sur le Tableau II.1. Tableau II.1 : Valeurs des bandes interdites de certains polymères conjugués. Polymères conjugués Gap (eV) Polymères conjugués Gap (eV) Trans-polyacétylène 1.4- 1.5 [13] Poly(para-phénylène) 2.7 [16] PANI-éméraldine base 1.4 [14] Poly(para-phénylènevinylène) 2.5- 2.7 [14] PANI-pernigraniline 1.8- 2.0 [14] Polypyrrole 3.2 [17] Polythiophène 2.0- 2.1 [15] PANI-leucoéméraldine base 3.8 [14]
Pour pouvoir allier les propriétés mécaniques des polymères à celles conductrices des métaux, on effectue des modifications de leurs structures. Ces modifications permettent de moduler la valeur du gap ainsi que la position des bandes de valence et de conduction, grâce à l’ajout de charge. Ce processus chimique qui, par analogie avec les semi-conducteurs inorganiques, est appelé >. On peut ainsi obtenir de fortes conductivités, comparables dans certains cas à celles des métaux (Figure II.4). Figure II.4: Echelle de conductivité de quelques polymères et autre matériaux en S/cm. II.4. Dopage des polymères π-conjugués Tel que mentionnée précédemment, les polymères dans leur forme neutre sont isolants ou semi-conducteurs. Pour qu’ils deviennent de bons conducteurs électroniques, il est nécessaire d’introduire des défauts électroniques directement dans le système π-conjugué du polymère. Par la suite lors de l’application d’un champ électrique le transport de ces défauts de charges le long de la chaîne principale et entre les chaînes du polymère induira la conductivité du matériau. C’est à l’aide de processus d’oxydo-réduction qu’il est possible d’introduire ces charges.
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