Matériaux thermoréticulables pour dispositifs multicouches

Aperçu

Beaucoup de dispositifs optiques, électroniques ou optoélectroniques organiques ou polymériques comme les diodes électroluminescentes (DEL), les transistors à effet de champ (TEC) et les piles solaires sont constitués de nombreuses couches de matériau organique de qualité, correctement configurées pour fonctionner de façon optimale.

Malheureusement, les méthodes actuelles ne permettent souvent de fabriquer des structures par superposition de multiples couches qu’avec beaucoup de difficulté. Par ailleurs, on a constaté que certaines structures multicouches peuvent nuire à la stabilité du dispositif, donc en compromettre la performance à long terme. La technologie que propose le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) comprend de nouveaux composites réticulables. Ces composites sont faits d’acide boronique, ou de dérivés de cet acide, et d’un groupe fonctionnel organique luminescent, transporteur d’électrons ou porteur de trous. S’y ajoutent de nouvelles méthodes pour fabriquer ces composites, ainsi que des matériaux multicouches et des dispositifs optoélectroniques réalisés avec ceux-ci. Les composites et les méthodes proposés réduiront le coût de fabrication des dispositifs électroniques, qui gagneront en polyvalence et verront leur performance s’améliorer nettement.

Transfert de technologie

Cette technologie pourrait être exploitée sous licence ou être perfectionnée dans le cadre d’un accord de collaboration en recherche avec le CNRC. Prière de mentionner le numéro d’identification 11439 en faisant référence à cette possibilité d’affaires.

Applications commerciales

Cette technologie intéressera particulièrement les fabricants de diodes électroluminescentes organiques (DELO), les petites entreprises de fabrication et ceux qui produisent des dispositifs électroniques par impression.

Fonctionnement

Beaucoup de dispositifs d’optique, d’électronique ou d’optoélectronique organiques comme les DEL, les TEC, les piles solaires ou les guides d’ondes optiques se composent de nombreuses couches de matériaux organiques de qualité que l’on configure en vue d’une performance idéale.

Lorsque l’on fabrique des dispositifs électroluminescents organiques ou polymériques, il est avantageux d’y intégrer à divers endroits des matériaux composés de différentes couches, aux fonctions particulières. On recourt couramment aux solvants ou aux techniques de traitement humide comme l’impression sur presse rotative, la sérigraphie ou le dépôt par rotation du substrat pour fabriquer les dispositifs organiques ou polymériques. Néanmoins, les techniques de traitement humide se prêtent souvent mal à la fabrication de structures à couches multiples. Un problème typique, quand on crée de telles structures avec des solutions, est que le solvant employé pour ajouter les couches en succession entraîne le gonflement ou la dissolution des couches sous-jacentes. De plus, certains polymères dans la solution peuvent s’agréger, si bien que les dispositifs fabriqués par la suite manqueront de stabilité optique. On peut aussi déposer les couches sous vide. Cependant, cette technique se limite aux matériaux à faible poids moléculaire et les coûts de fabrication sont plus élevés que pour les techniques recourant aux solvants. Enfin, il arrive que les couches minces organiques se cristallisent lorsqu’elles chauffent ou durant le fonctionnement du dispositif, avec la possibilité d’une défaillance de ce dernier.

La technologie novatrice proposée par le CNRC recourt à de nouveaux composites réticulables. Ces composites sont faits d’acide boronique, ou d’un de ses dérivés, auquel a été greffé un groupe fonctionnel porteur de trous, transporteur d’électrons ou luminescent. La technologie inclut une méthode pour fabriquer un matériau fait de nombreuses couches des composites précités, aux fonctions différentes, reliés entre eux. S’y ajoute un dispositif optoélectronique à couches multiples consistant en la superposition d’un substrat transparent, d’une électrode transparente, d’une couche du composite à liaison transversale et d’au moins une autre couche semblable, aux fonctionnalités différentes. Enfin, la technologie comprend une méthode permettant de fabriquer des produits intermédiaires avec des matériaux fonctionnels pouvant être reliés entre eux de manière à former des couches multiples fonctionnelles.

Les acides organoboroniques sont déshydratés sous vide ou par voie thermique, et l’on peut s’en servir par la suite pour créer des réseaux reliés entre eux. La fabrication de structures à multiples couches minces par déshydratation de l’acide boronique présente divers avantages. Les composites sont traités dans des conditions très douces, à une température plus faible, ce qui réduit les coûts de production. Les liaisons, pour être établies, ne nécessitent pas de radicaux très réactifs, si bien que le matériau ne renferme pas de résidus nocifs. Les liaisons sont établies sur chaque couche fonctionnelle avant l’addition d’une nouvelle couche, ce qui met fin à la limite des méthodes de production actuelles, incapables d’aller au-delà de quelques couches fonctionnelles. Les techniques présentées aboutissent à des propriétés optiques et électroniques uniformes, ce qui minimise les risques de dispositif défectueux. Enfin, il est facile d’ajuster les fonctions de chaque couche, ce qui accroît la polyvalence des dispositifs.

Les composés, les matériaux multicouches et les méthodes de fabrication connexes proposés pourraient sensiblement diminuer les coûts de fabrication, multiplier les fonctionnalités et hausser le rendement de divers composants électroniques comme les DEL ainsi que des dispositifs électroniques et optoélectroniques.

Avantages

Les technologies proposées sont susceptibles de réduire nettement le coût de fabrication de divers composants électroniques tels les DEL et d’autres dispositifs électroniques et optoélectroniques, d’y ajouter des fonctionnalités et d’en accroître la polyvalence de même que la performance.

Brevets

Dossier 11439 du CNRC : http://www.google.com/patents/US7659009

Breveté aux É.-U. et au Canada

Renseignements

Mohammad Salahuddin, Chef, Relation avec les clients
Téléphone : 613-291-3989
Courriel : Mohammad.Salahuddin@nrc-cnrc.gc.ca

Licence rapide

Cette technologie du CNRC peut être utilisée pour la recherche et le développement en vertu du programme de licences rapides. Pour vous en procurer une, veuillez remplir le formulaire de commande de licence rapide.

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