Étude expérimentale et théorique des dynamiques de spin pour l'amélioration de la luminescence des matériaux organiques

La luminescence des molécules organiques repose sur des transitions électroniques radiatives dont l’efficacité est déterminée par la nature des états de spin et par la compétition avec les voies de désactivation non radiatives. En particulier, le développement de dispositifs électroluminescents efficaces est fortement limité par la présence d’états excités de spin triplet, qui sont formés à environ 75 % lors d’une excitation électrique mais qui ne sont généralement pas émissifs en raison des règles de sélection de spin. Dans cet ouvrage, nous étudions deux approches complémentaires visant soit à limiter l’impact des états triplets dans les systèmes organiques luminescents en exploitant le couplage spin-orbite induit par des matériaux hôtes ou en s’affranchissant des états triplets par l’utilisation de systèmes radicalaires. Dans une première partie, nous explorons l’impact de la fonctionnalisation par des halogènes sur les propriétés photophysiques du 1,3-bis(N-carbazolyl)benzène (mCP), un matériau hôte couramment utilisé dans les diodes électroluminescentes organiques. À partir de mesures de photoluminescence stationnaire et résolue en temps à 6 K, nous étudions l’influence du type, du nombre et de la position des halogènes sur les taux de croisement intersystème et de phosphorescence de ces composés. La fonctionnalisation du mCP par cinq atomes de brome entraîne une augmentation significative du taux de croisement intersystème d’un facteur 300, atteignant une valeur de (1,5 ± 0,1) × 1010