Stratégies pour la conception de diodes électroluminescentes organiques hautement efficaces

Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont devenues des dispositifs de choix pour les technologies d'affichage, particulièrement pour les pixels d'écrans mobiles. En effet, les écrans OLED possèdent une excellente qualité d'image due à un meilleur contraste de couleur, une luminosité élevée, une émission indépendante de l'angle d'observation et une faible consommation énergétique. De plus, les OLEDs ont l'avantage d'être constituées d'une structure simple et mince qui permet la fabrication de sources de lumière flexibles et étirables. Cette caractéristique permet l'utilisation d'OLEDs pour de nouvelles applications incompatibles avec l'utilisation de diodes électroluminescentes inorganiques traditionnelles telles que les écrans flexibles et roulables et les vêtements lumineux. Les OLEDs flexibles infrarouges sont particulièrement intéressantes puisqu'elles peuvent être intégrées à des bio-senseurs pouvant être facilement ajustés aux formes du corps humain afin d'imager des tissus. Quoique les OLEDs à l'état de l'art démontrent d'excellentes efficacités quantiques, celles-ci sont encore limitées par les pertes optiques liée à leur structure planaire formant une microcavité. En particulier, l'utilisation de ITO, un matériau de choix pour les anodes transparente d'OLED, réduit fortement l'extraction de lumière hors du dispositif en agissant comme guide d'onde qui transmet latéralement la lumière émise par la OLED. De plus, le ITO est un matériau fragile qui est incompatible avec la conception d'OLEDs flexibles. La substitution de l'ITO reste un problème complexe à résoudre puisque le nouveau matériau doit être transparent et conducteur en plus d'être facilement intégrable aux structures OLEDs existantes. Ensuite, la fabrication d'OLEDs efficaces émettant dans le proche infrarouge (PIR) constitue un second problème difficile à surmonter. Plusieurs stratégies ont été implémentées afin d'améliorer leurs performances mais, à ce jour, aucun dispositif ne démontre une efficacité quantique plus élevée que 5% pour cette gamme de longueurs d'onde. Ceci est dû en autres à la difficulté de synthétiser des émetteurs PIR efficaces. Dans un premier temps, le modèle du dipôle électrique oscillant classique est présenté. Ce modèle permet de prédire les différentes sources de pertes optiques dans des structures planaires arbitraires et peut servir de guide lors de la conception de dispositifs OLEDs. Le modèle de dipôle est d'abord validé en comparant des simulations de la densité d'états optiques de cristaux minces de MoS2 et de GaSe à celles obtenus expérimentalement par imagerie de plan focal arrière. La nature des transitions excitoniques pour les deux types de cristaux est ensuite déduite de l'orientation du moment de transition dipolaire extraite du modèle.