Les matériaux organiques plastiques, déjà très largement utilisés, par exemple, dans l'emballage et l'automobile, se sont ensuite imposés dans le monde de l'optique et sont en passe de devenir une technologie clef de la prochaine révolution électronique à faible coût. Alors qu'ils sont communément utilisés comme isolants, leur propriété de conducteur d'électricité a été découverte dans les années 70 et donne lieu cette année à l'attribution du prix Nobel de chimie. Les nouveaux composants organiques présentent les caractéristiques des semi-conducteurs ainsi qu'une facilité de fabrication propre aux matériaux organiques. En quelques dizaines d'années, les progrès scientifiques et technologiques sont tels que les premiers produits commerciaux sont mis sur le marché : écrans à base de diodes électroluminescentes organiques (OLED). Outre l'objectif ultime de développer un écran couleur flexible et enroulable sur une feuille en plastique intégrant alors des transistors organiques, d'autres composants organiques sont à l'étude avec toujours le même souci de réduction des coûts de fabrication : laser, cellules photovoltaïques, composants MEMS ou bio capteurs. Les matériaux organiques sont connus du public dans de nombreux domaines sous forme plastique comme matériaux structuraux pour l'emballage, le bâtiment, I'automobile ou l'électronique. L'extrême souplesse offerte par la chimie du carbone et le développement des techniques d'ingénierie moléculaire permettent de synthétiser des matériaux toujours plus optimisés pour les applications visées. Au-delà des caractéristiques mécaniques, les propriétés optiques (absorption, émission, indice de rétraction) ont pu être exploitées grâce aux progrès accomplis dans le contrôle des structures au niveau moléculaire. Les matériaux organiques se sont ainsi imposés dans le domaine des colorants ou des composants optiques passifs : verres correcteurs. miroirs allégés pour le spatial, revêtement en couches minces dans l'optique de précision, fibres optiques plastiques. Rapidement, suite à plusieurs avancées scientifiques et technologiques, ils ont rapidement trouvé des débouchés comme composants optoélectroniques actifs : lasers à colorants, afficheurs à cristaux liquides, composants optiques non linéaires, guides d'ondes intégrés. Progressivement, I'électronique organique dont les débouchés et les nombreuses perspectives d'applications pratiques laissent envisager une véritable révolution, est apparue comme un champ de recherche majeur associant chimistes et physiciens. Outre la fabrication d'écrans plats couleurs flexibles, beaucoup de composants sont à l'étude comme les lasers, les cellules photovoltaïques, les composants MEMS ou les bio capteurs. Les recherches sur ies matériaux organiques conducteurs sont par ailleurs étroitement liées à l'essor de l'électronique moléculaire. La production de transistors et d'autres composants électroniques constitués d'une unique molécule permettrait d'accroître la vitesse des systèmes tout en réduisant leur taille de façon significative. Deux groupes de composants cohabitent sous la dénomh1ation d'électroniques organiques, ceux à base de petites molécules et ceux à base de polymères. Ils sont identiques au niveau du fonctionnement physique mais diffèrent par les procédés de fabrication mis en oeuvre et par les caractéristiques obtenues. Les composants en petites molécules, fabriqués par évaporation sous vide, technique classique en microélectronique, sont à un stade commercial sous forme d'écrans OLEDs dont l'utilisation devrait se généraliser dans les téléphones portables et assistants personnels. Plusieurs améliorations techniques restent à apporter au niveau de l'efficacité, de la tension de fonctionnement et de la durée de vie pour que la technologie s'impose dans le domaine des écrans plats couleurs haute résolution et haute efficacité Le problème de réplication des pixel s sur de grandes surfaces donne lieu à de nombreuses recherches La technique d'évaporation sous vide utilisée pour la fabrication présente l'avantage de donner des films minces relativement ordonnés, ce qui permet de réaliser des transistors organiques OTFT (Organic Thin Film Transistor) fabriqués par IBM et Bell Labs. Ces composants sont envisagés pour plusieurs applications à faible coût, en particulier comme électronique de contrôle en face arrière des écrans OLED. Les polymères, molécules dont la structure se répète régulièrement en de longues chaînes constituées d'entités élémentaires (monomères), sont mis en oeuvre par des techniques très peu coûteuses, comme la sérigraphie. Bien que la structure des films moléculaires obtenue soit faiblement organisée ce qui affecte la mobilité, les composants polymères motivent un fort regain d'intérêt en raison de la simplicité des techniques de fabrication employées. Ce domaine de recherche s'est d'ailleurs vu récompenser cette année, par I'attribution du prix Nobel de chimie à Alan J Heeger (University of California Santa Barbara, Santa Barabara, CA), Alan G MacDiannid (Université de Pennsylvanie, Philadelphie, PA) et Hideki ShirakaNva (Université de Tsukuba, Japon) pour leur découverte révolutionnaire dans les années 70 qu'un plastique pouvait devenir conducteur s'il comportait alternativement des liaisons simples et doubles entre ses atomes de carbone et s'il était dopé par oxydation (suppression d'électrons) ou par réduction (ajout d'électrons) Les "trous" ou électrons supplémentaires peuvent alors se déplacer tout au long de la molécule qui devient ainsi conductrice d'électricité. De nombreuses avancées technologiques ont été enregistrées dans le domaine des composants polymères: fabrication d'écrans plats multicolores disponibles à la fin de l'année, réalisation de circuits intégrés flexibles contenant des centaines de transistors, fonctionnement d'un laser polymère pompé optiquement à très faible seuil et développement de diodes lasers polymères.
Vigie :
http://www.adit.fr/adit_edition/produits/vigie/br/v62/VOE_62_2.html
