Etudes de cristaux liquides colonnaires en solution organique et en ...

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1.3. LES CRISTAUX LIQUIDES COMME SEMI-CONDUCTEURS DANS LESCELLULES PHOTOVOLTAÏQUESnature des phases change et s’ordonne de plus en plus. L’augmentation de l’ordre se traduitdans les valeurs de mobilité mesurées puisqu’elle passe de 10 −4 cm 2 .V −1 .s −1 dans la phaseliquide isotrope à 10 −3 cm 2 .V −1 .s −1 dans la phase cristal liquide colonnaire hexagonale. Parla suite, en abaissant la température jusqu’à 70˚C, la mobilité augmente constamment pouratteindre 5.10 −3 cm 2 .V −1 .s −1 . En dessous de 70˚C, la mobilité augmente encore d’un ordrede grandeur, à 10 −1 cm 2 .V −1 .s −1 , ce qui correspond au passage à une phase colonnaire cristallineplastique, mieux ordonnée. Dans cette phase, la mobilité reste constante lorsque latempérature diminue.Fig. 1.11 – Mobilité des charges, à différentes températures, sur le matériau HHTT (figuretirée de la thèse de A.M Van der Craats [57]). Ces résultats sont obtenus par une méthodemacroscopique (TOF) et par une méthode microscopique (PR-TRMC) à l’intérieur des domaines.En comparaison d’autres matériaux organiques, les cristaux liquides colonnaires sont debons conducteurs de charges. Un dérivé colonnaire de l’hexabenzocoronène, HBC-PhC12(figure 1.12), a une mobilité de 1 cm 2 .V −1 .s −1 dans sa phase colonnaire [58], ce qui estenviron deux ordres de grandeurs supérieur aux autres matériaux organiques tels que le C 60 ,les pérylènes. . .26
CHAPITRE 1. CELLULES SOLAIRES ET MATÉRIAUX ORGANIQUESIl est intéressant de noter que la taille du cœur est un paramètre qui influence la mobilitédes porteurs de charges. Nous venons de voir qu’un cristal liquide colonnaire ayantun cœur aromatique large possède une mobilité de 1 cm 2 .V −1 .s −1 . En revanche, les dérivésdu triphénylène, de cœur aromatique nettement plus petit, ont des mobilités de 10 −3à 10 −1 cm 2 .V −1 .s −1 . Ainsi, en augmentant la taille du cœur aromatique les interactions detype π − π sont favorisées, ce qui a pour conséquence de faciliter le transport de charges.Par ailleurs, les phases smectiques possèdent elles aussi des dispositions pour la conductiondes charges. Par exemple, des matériaux ayant un cœur aromatique à base d’anthracène,induisent des interactions π − π à courte distance. De ce fait, la mobilité des charges est relativementélevée de 2.10 −3 à 5.10 −3 cm 2 .V −1 .s −1 [59, 60].Fig. 1.12 – HBC-PhC12 : cristal liquide colonnaire présentant une mobilité de charges de1 cm 2 .V −1 .s −1 [58])1.3.2 Croissance contrôlée et auto-réparation par recuit dans lescristaux liquidesNous venons de voir que les cristaux liquides colonnaires sont des matériaux organiquesadaptés au transport de charges. Ils possèdent également un autre avantage : celui de pou-27
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