Note publique d'information : L'électronique organique est un domaine de recherche récent en pleine expansion. La
plupart des composants de l'électronique classique trouvent à ce jour un équivalent
utilisant des matériaux semi-conducteurs organiques (OSCs) : diodes électroluminescents
organiques (OLEDs), transistors à effet de champ organiques (OFETs) ou encore cellules
photovoltaïques organiques (OPVs). Depuis la réalisation des premières vannes de spin
organiques en 2002 et 2004, le domaine de la spintronique organique connaît un certain
essor. Cette thèse s'inscrit dans ce contexte, avec pour objectif de fabriquer des
vannes de spin organiques et de les étudier afin de mieux comprendre les mécanismes
d'injection et de transport de spin dans les OSCs. Les jonctions réalisées sont constituées
de deux électrodes ferromagnétiques, dont la polarisation en spin se conserve au delà
de la température ambiante, entre lesquelles un film mince de 50 à 200 nm d'un matériau
OSC est pris en sandwich. Au cours de cette thèse, plusieurs molécules ont été étudiées,
au regard de leurs différentes propriétés électroniques : le tris-(8-hydroxyquinoline)
aluminium (Alq3), le tétraéthyl pérylène 3, 4, 9, 10-tétracarboxylate (PTCTE) et le
benzofurane bithiophène (BF3). Des études morphologiques et structurales ont été réalisées
afin de contrôler la qualité des interfaces métal/OSC. Des mesures VSM (Vibrating
Sample Magnetometer) ont permis de s'assurer du comportement vanne de spin de nos
échantillons de 10 K à 300 K. Enfin, des mesures de transport avec ou sans champ magnétique
ont été réalisées en fonction de la température. Elles ont permis de mettre en évidence
la limitation du courant par les charges d'espace en présence de pièges profonds,
avec une conduction par sauts de type Various Range Hopping de Mott. Des méthodes
alternatives de fabrication de l'électrode supérieure ont été comparées afin d'améliorer
la stabilité des composants réalisés. Pour finir, 3 % de magnétorésistance ont été
obtenus à 5 K pour le PTCTE et à 40 K pour le BF3, suggérant que ces matériaux sont
de bons candidats pour le transport polarisé en spin.
Note publique d'information : Organic electronics is a recent and promising research field. Most electronic devices
have nowadays a counterpart using organic semiconductor (OSCs) materials based on
small molecules: organic electroluminescent diodes (OLEDs), organic field effect transistors
(OFETs) or organic solar cells (OPVs). The field of organic spintronics has been rapidly
growing since the fabrication of the first organic spin valves in 2002 and 2004. This
thesis falls within that context, with aim to fabricate and to study organic spin
valves in order to get a better understanding of the mechanisms ruling spin injection
and transport in OSCs. Fabricated junctions consist of two magnetic electrodes, which
spin polarization is conserved above room temperature, separated by an organic thin
film of thickness ranging from 50 to 200 nm. Several molecules were studied for their
different electronic properties: tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq3), tetraethyl
perylene 3, 4, 9, 10-tetracarboxylate (PTCTE) and benzofurane bithiophene (BF3). Morphological
and structural studies were conducted to control the quality of metal/OSC interfaces.
VSM measurements (Vibrating Sample Magnetometer) allowed the verification of the spin
valve behavior of the samples, from 10 K to 300 K. Moreover, transport measurements
were conducted with or without the presence of a magnetic field, varying the temperature.
It allowed the identification of space charge limited transport operation with deep
traps, and a hopping type charge transport following the Mott's Various Range Hopping
model. Also, alternative fabrication methods of the top electrode were compared to
improve the stability of the final devices. Finally, up to 3 % of magnetoresistance
was obtained at 5 K for PTCTE and at 40 K for BF3, suggesting that these materials
are good candidates for spin polarized transport.
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