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WO2015128335A1 - Dispositif a composant electronique - Google Patents

Dispositif a composant electronique Download PDF

Info

Publication number
WO2015128335A1
WO2015128335A1 PCT/EP2015/053861 EP2015053861W WO2015128335A1 WO 2015128335 A1 WO2015128335 A1 WO 2015128335A1 EP 2015053861 W EP2015053861 W EP 2015053861W WO 2015128335 A1 WO2015128335 A1 WO 2015128335A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode portion
electrode
electronic device
active region
zone
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/053861
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Marie Verilhac
Antoine GRAS
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Isorg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives, Isorg filed Critical Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Publication of WO2015128335A1 publication Critical patent/WO2015128335A1/fr

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • H10K30/83—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes comprising arrangements for extracting the current from the cell, e.g. metal finger grid systems to reduce the serial resistance of transparent electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/88—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • H10K71/611—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes using printing deposition, e.g. ink jet printing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present application relates to a device comprising at least one electronic component, in particular an organic electronic component, in particular a diode or a photodiode made from organic materials.
  • An organic photodiode type device comprises an active zone in at least one organic material in which the conversion of a light radiation into an electrical signal is performed.
  • the device may further comprise at least one electrode comprising a connection track connecting the active area to a contact pad intended to be connected to a circuit external to the electronic device.
  • the active zone is composed of organic materials that tend to degrade in the presence of air and water.
  • the active area is covered with an encapsulation block, which may have a monolayer or multilayer structure, which is airtight and watertight. The track of connection then ensures the electrical connection between the encapsulated active area and the contact pad which is not encapsulated.
  • Such a device may have several disadvantages when the connecting track is made of a metallic material. Indeed, the contact pad can oxidize and no longer properly transmit an electrical signal. In addition, the oxidation of the contact pad can go up the connection track to the active area. In addition, some metals can migrate from the connection track into the active area and degrade performance.
  • the organic electronic component devices can generally be made by successive layers of layers by printing techniques, for example by inkjet, by heliography, by screen printing or by coating. Indeed, the use of organic or inorganic materials soluble in solvents makes it possible to deposit these materials by such printing techniques.
  • printing techniques advantageously makes it possible to dispense with processes that must be carried out under vacuum or with processes requiring the application of high temperatures. This allows, in addition, the use of flexible plastic substrates.
  • connection track then has a thickness that can vary from several hundred nanometers to several tens of micrometers and has, in addition, a high roughness. This can lead to adhesion problems of the encapsulation block on the connection track and then allow the passage of air between the encapsulation block and the connection track to the active area.
  • One embodiment aims at overcoming all or part of the disadvantages of known electronic component devices, in particular with organic electronic components, comprising a active zone covered with an encapsulation block and at least one conducting track connecting the active area to a contact pad not covered by the encapsulation block.
  • One embodiment aims to improve the adhesion of the encapsulation block to the connection track.
  • One embodiment aims to prevent the migration of metallic materials from the connection track to the active area when the connection track comprises metallic materials.
  • One embodiment aims to increase the lifetime of the electronic component device.
  • an electronic device comprising:
  • an electronic component comprising an active region; a first electrode comprising a first electrode portion of a first material and a second electrode portion of a second material different from the first material, the first and second electrode portions comprising a first cover area, the second cover portion; electrode comprising a first photoconversion zone in contact with the active region and the first electrode portion comprising a first end portion; and
  • an encapsulation block covering the active region, the second electrode portion and the first overlap zone and not covering the first end portion.
  • the active region comprises at least one organic material.
  • the first end portion is in the open air.
  • the minimum distance between the second electrode portion and the lateral edge of the encapsulation block is greater than or equal to 0.5 mm.
  • the resistivity of the first electrode portion is strictly less than the resistivity of the second electrode portion.
  • the RMS roughness of the first electrode portion is less than or equal to 100 nm.
  • the first electrode portion rests on a face of a substrate and comprises at least one lateral flank inclined with respect to the face by an angle strictly less than 135 °, preferably less than 90 °, more preferably less than 45 °, said angle being measured in a cross section inside the first electrode portion.
  • the device comprises a second electrode comprising a second photoconversion zone in contact with the active region.
  • the active region comprises an active zone sandwiched between the first and second photoconversion zones and the minimum distance between the active zone and the first electrode portion is greater than or equal to 0.5 mm, preferably 2 mm.
  • the second electrode comprises third and fourth electrode portions comprising a second overlap zone, the fourth electrode portion comprising a second photoconversion zone in contact with the active region, the third electrode portion. comprising a second end portion, the encapsulation block covering the active region, the fourth electrode portion, the second overlap zone and not covering the second end portion.
  • the second electrode portion is made of a material chosen from the group comprising:
  • the first electrode portion is made of a material chosen from the group comprising:
  • the device comprises a layer interposed between the first electrode portion and the second electrode portion.
  • the distance between the lateral edge of the active region and the lateral edge of the encapsulation block is greater than or equal to 0.5 mm, preferably 1 mm.
  • An embodiment also provides a method of manufacturing the electronic device as defined above, wherein the first electrode portion and / or the second electrode portion are made by printing techniques.
  • the first electrode portion and at least a portion of the second electrode are made simultaneously.
  • Figure 1 is a top view, partial and schematic, of an example of a device comprising an organic electronic component
  • Figure 2 is a partial and schematic sectional view of the device of Figure 1 along the line II-II;
  • FIG. 3 represents the evolution of the roughness on the surface of a connection track of the device of FIG. 1;
  • Figure 4 is a section of Figure 1 along line IV-IV;
  • Figure 5 is a top view, partial and schematic, of an embodiment of a device comprising an organic electronic component
  • Figure 6 is a section of the device of Figure 5 along the line VI-VI;
  • Figure 7 is a section similar to Figure 6 of another embodiment of a device comprising an organic electronic component
  • Figure 8 is a sectional view of another embodiment of a connection track of the device of Figure 5;
  • FIG. 9 represents the evolution of the lifetime of photodiodes having the structures represented in FIGS. 1 and 5;
  • Figure 10 is a view similar to Figure 5 of another embodiment of a device comprising an organic electronic component
  • Figures 11 and 12 are views similar respectively to Figures 5 and 6 of another embodiment of a device comprising an organic electronic component
  • Figure 13 is a view similar to Figure 5 of another embodiment of a device comprising an organic electronic component.
  • An organic electronic component device will be described in the case of a photodiode whose electrodes are intended to be connected to an external circuit.
  • it can be any type of organic electronic component, in particular a transistor, a light-emitting diode, a memory point, a capacitance or any set of organic electronic components, comprising at least one terminal intended to be connected to an external circuit.
  • Figures 1 and 2 show an example of a photodetection device 10.
  • the device 10 is formed on a substrate 12, preferably a transparent substrate.
  • the photodetection device 10 is, for example, intended to be illuminated through the substrate 12.
  • the substrate 12 comprises an upper face 14.
  • a lower electrode 16 rests on the face 14.
  • the lower electrode 16 may be made of a material transparent conductor, for example indium tin oxide or ITO (acronym for Indium Tin Oxide).
  • the lower electrode 16 comprises a photoconversion zone 18 and a contact pad 20 connected by a connection track 22.
  • the photoconversion zone 18 and a part of the connection track 22 may be partially covered with an interface layer 24.
  • An active region 26 covers the interface layer 24 at the photoconversion zone 18.
  • the active region 26 can extend on the face 14 beyond the photoconversion zone 18.
  • the active region 26 comprises at least one organic material and may comprise a stack or a mixture of several organic materials. In the present example, the active region 26 has a circular shape in plan view.
  • An upper electrode 28 is formed on the substrate 12 and on the active region 26.
  • the upper electrode 28 comprises a photoconversion zone 30, which covers the active region 26 and which is arranged facing the photoconversion zone 18 of the lower electrode 16.
  • the upper electrode 28 further comprises a contact pad 32 connected to the photoconversion zone 30 by a connection track 34.
  • the active zone 36 of the electronic device 10 corresponds to the portion of the active region 26 which separates the two photoconversion zones 18, 30.
  • An encapsulation block 38 covers the active region 26 and a portion of the electrodes 16, 28.
  • the encapsulation block 38 may have a monolayer or multilayer structure.
  • the contact pads 20, 32, which are intended to be connected to a circuit external to the device 5, are not covered by the encapsulation block 38.
  • the upper electrode 28 may be made by printing techniques. It may be conductive ink printing comprising metal nanoparticles, for example silver, gold or copper, organic particles, for example graphene, or metal microparticles, for example silver sheets.
  • the thickness of the upper electrode 28 may vary from a few hundred nanometers to several tens of micrometers.
  • a disadvantage of printing techniques is that the electrode 28 obtained generally has a high roughness.
  • FIG. 3 represents an exemplary evolution curve Cg of the variation of the height of the connection track 34 measured with respect to the face 14 for an electrode 28 made from a silver-based ink deposited by screen printing .
  • the curve Cg shows that the roughness of the upper electrode 28 is significantly higher than the roughness of the face 14 of the substrate 12.
  • the roughness RMS can be greater than 1 ⁇ m.
  • the presence of a high roughness in combination with a large thickness can cause adhesion problems of the encapsulation block 38 on the upper electrode 28.
  • the encapsulation block 38 may not cover in a manner consistent with the the entire surface of the upper electrode 28.
  • FIG. 4 illustrates this phenomenon and represents an example in which the encapsulation block 38 comprises a stack of an adhesive layer 40 and a protective film 42.
  • the encapsulation block 38 is, for example, deposited by rolling. .
  • Air pockets 44 may appear between the adhesive layer 40 and the upper electrode 38 and lead to premature degradation of the performance of the active zone 36.
  • the metal of the contact pad 32 which is not covered with the encapsulation block 38, has a tendency to oxidize and thus to lose its conductivity.
  • the oxidation of the metal tends, moreover, to propagate along the connection track 34 until it reaches the active zone 36.
  • the metals making up the photoconversion zone 30 of the upper electrode 28 tend to migrate into the active area 36 and degrade performance.
  • a non-metallic conductive material to make the upper electrode 28, for example a conductive polymer adapted to be deposited by printing techniques.
  • an electrode made with such a conductive polymer has a lower electrical conductivity than a metal electrode.
  • conductive polymers are materials that tend to absorb and allow moisture to diffuse, which can lead to degradation of the performance of the active zone 36.
  • FIGS. 5 and 6 show an embodiment of a photodetection device 50.
  • the photodetection device 50 comprises all the elements of the device 10 shown in FIGS. 1 and 2 except that the upper electrode 28 is replaced. by an upper electrode 52.
  • the upper electrode 52 splits into a first electrode portion 54 and a second electrode portion 56.
  • the first electrode portion 54 contacts the second electrode portion 56.
  • the second electrode portion 56 covers a portion of the first electrode portion 54.
  • the first electrode portion 54 comprises a contact pad 58 in the open air, located outside the block of encapsulation 38, which is extended by a connecting track 60, part of which is covered by the encapsulation block 38.
  • the second electrode portion 56 comprises a connecting track 62, a portion 64 of which covers one end of the connection track 60, the connection track 62 extending through a photoconversion area 66 covering a portion of the active region 26.
  • the side edge of the encapsulation block 38 extends at the first lower electrode portion 54 .
  • the fact of producing the upper electrode 52 in two electrode portions 54, 56 makes it possible to use different materials having different properties for each electrode portion 54, 56. This also makes it possible, optionally, to use different manufacturing for each electrode portion 54, 56. This allows, furthermore, to adapt the dimensions of each electrode portion 54, 56 to the desired function.
  • the properties of the first electrode portion 54 are particularly adapted to promote the recovery of the first electrode portion 54 by the encapsulation block 38 and thus avoid the formation of air passages.
  • the properties of the second electrode portion 54 are adapted to reduce the degradation of the performance of the active layer 26.
  • the first electrode portion 54 rests on the substrate 12 in a similar manner to the lower electrode 16.
  • the first electrode portion 54 comprises a portion covered by the encapsulation block 38 and a non-contact portion. covered by the encapsulation block 38.
  • the first electrode portion 54 has a low resistivity, for example between 0.01 and 100000 ⁇ / D, preferably between 0.01 and 10000 ⁇ / D, more preferably between 0, 01 and 100 ⁇ / D.
  • the first electrode portion 54 has a low roughness, preferably an RMS roughness strictly less than 100 nm, more preferably strictly less than 10 nm.
  • the first electrode portion 54 has a thickness less than or equal to 20 ⁇ m, preferably less than or equal to 2 ⁇ m, more preferably less than or equal to 500 nm, even more preferably less than or equal to 150 nm. .
  • the transverse gas permeation in the first electrode portion 54 is reduced.
  • the second electrode portion 56 is preferably made of a non-metallic conductive material. As a result, the use of materials which tend to migrate in the organic layers of the active region 26 is avoided. This makes it possible to increase the life of the photodetection device 50.
  • the second electrode portion 56 is completely covered by the encapsulation block 38.
  • the resistivity of the material constituting the second electrode portion 56 is preferably less than or equal to 10 ⁇ / D, preferably less than or equal to 10000 ⁇ / D, more preferably less than or equal to 500 ⁇ / D.
  • the low resistivity of the second electrode portion 56 makes it possible to transport the charges between the first electrode portion 54 and the active zone 36 with little electrical loss.
  • the second electrode portion 56 may be covered with an interface layer to reduce its resistivity.
  • the second electrode portion 56 may correspond to an electron-injecting layer or to a hole-injecting layer.
  • the output work of the second electrode portion 56 is adapted to block, collect or inject holes and / or electrons depending on whether this electrode acts as a cathode or an anode. More precisely, when the second electrode portion 56 plays the role of anode, it corresponds to an injector layer of holes and electron blocker. The output work of the second electrode portion 56 is then greater than or equal to 4.5 eV, preferably greater than or equal to 5 eV. When the second electrode portion 56 acts as a cathode, it corresponds to an electron-injecting and hole-blocking layer. The output work of the second electrode portion 56 is then less than or equal to 5 eV, preferably less than or equal to 4.5 eV.
  • the contact resistance between the first electrode portion 54 and the second electrode portion 56 is, for example, less than 10 ⁇ , preferably less than or equal to 10000 ⁇ , more preferably less than or equal to 500 ⁇ .
  • the surface of the photoconversion zone between the first and second electrode portions 54, 56 is preferably less than or equal to 25 mm, more preferably less than or equal to 4 mm, more preferably less than or equal to 0.25. rnm ⁇ .
  • a buffer layer can be added between the tracks 60 and 62.
  • a carbon ink graphene, carbon ink, ink based on carbon nanotubes, ink based on metal nanowires .
  • the overlap zone 64 between the first electrode portion 54 and the second electrode portion is the overlap zone 64 between the first electrode portion 54 and the second electrode portion
  • the active region 26 may cover the majority of the substrate 12.
  • the connection between the first electrode portion 54 and the second electrode portion 56 can be performed through the active layer. This connection can be made according to the method described in the patent application EP22235481. Preferably, the active region 26 is not in contact with the first electrode portion 52.
  • the active zone 36 is delimited by the overlap between the upper electrode 52 and the lower electrode 16.
  • the shape of the active zone 36 can be arbitrary, for example square or circular.
  • the active region 26 overflows at the periphery of the active zone 36, preferably at least 0.1 ⁇ m.
  • the surface of the active area 36 for the zones photoconversion 18 and 66 is between 2 cm ⁇ IO e -
  • the distance d1 is the minimum distance between the first electrode portion 54 and the active zone 36.
  • the distance d1 is preferably greater than 0.5 mm, more preferably greater than 2 mm.
  • the first and second electrode portions 54, 56 are not in direct electrical contact with the lower electrode 16. However, the first and second electrode portions 54, 56 may possibly be in contact with the interface layer 24 when this is present, especially when the resistivity of the interface layer is greater than 10 6 ⁇ / ⁇ .
  • the distance d2 between the lateral edge of the encapsulation block 38 and the beginning of the overlap zone 64 is preferably greater than or equal to 0.5 mm.
  • the distance d3 between the lateral edge of the active region 26 and the lateral edge of the encapsulation block 38 is preferably greater than or equal to 0.5 mm, more preferably 1 mm.
  • the substrate 12 is for example a substrate made of glass or a plastic material, in particular polyethylene naphthalate
  • the active region 26 may comprise a mixture of an electron donor polymer and an electron acceptor molecule.
  • the material constituting the second electrode portion 56 may be chosen from the group comprising:
  • a doped conductive or semiconductive polymer in particular the materials marketed under the names Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 by Sigma-Aldrich, the polymer PEDOT: PSS, which is a mixture of poly (3,4) - ethylenedioxythiophene and sodium polystyrene sulfonate, or polyaniline;
  • a polyelectrolyte for example the National
  • a metal oxide for example a molybdenum oxide, a vanadium oxide, ITO, or a nickel oxide
  • the material constituting the second electrode portion 56 is a doped conductive or semiconductive polymer.
  • the material constituting the second electrode portion 56 is chosen from the group comprising:
  • a metal oxide especially a titanium oxide or a zinc oxide
  • a molecular host / dopant system especially the products marketed by Novaled under the names NET-5 / NDN-1 or NET-8 / MDN-26;
  • a doped conductive or semiconductive polymer for example the PEDOT: Tosylate polymer which is a mixture of poly (3,4) -ethylenedioxythiophene and tosylate;
  • carbonate for example CsCO3
  • polyelectrolyte for example poly [9,9-bis (3 '-
  • the material constituting the second electrode portion 56 is a metal oxide.
  • the second electrode portion 56 may be deposited under vacuum, for example by evaporation or sputtering, or deposited by a liquid route, for example by dispersion of nanoparticles or a sol-gel.
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO in particular ITO, a zinc oxide and aluminum oxide (AZO), a gallium zinc oxide (GZO), an acronym for Gallium Zinc Oxide , an ITO / Ag / ITO alloy, an AZO / Ag / AZO alloy or a ZnO / Ag / ZnO alloy;
  • a metal for example silver, gold, lead, palladium, copper, nickel, tungsten or chromium;
  • the first electrode portion 54 is a conductive and transparent oxide.
  • the first electrode portion 54 is made of the same material as the lower electrode 16.
  • the various elements of the photodetection device 50, in particular the lower electrode 16, the interface layer 24, the layer or layers of the active region 26, the first electrode portion 58 and the second electrode portion 56 can be achieved by printing techniques. It may be a so-called additive process, for example by direct printing of the material adapted to the desired locations, for example by inkjet printing, heliography, screen printing, flexography, spray coating or deposit of drops (in English drop-casting).
  • the adapted material is deposited on the entire structure and in which the unused portions are then removed, for example by photolithography or laser ablation.
  • the deposition on the entire structure may be carried out for example by liquid, sputtering or evaporation. This may include processes such as spin coating, spray coating, heliography, slot-die coating, blade-coating, flexography or screen printing.
  • the encapsulation block 38 can be made by placing an impermeable cover attached to the substrate 12 by a bead of thermosetting glue or photocrosslinkable. It may be a glass cover, metal or a barrier film. According to another embodiment, the encapsulation block 38 may be produced by the deposition of an adhesive layer, optionally associated with a barrier film, for example by rolling. According to another embodiment, the encapsulation block 38 can be formed by a direct deposition process of the layers forming the encapsulation block 38. It can be a liquid deposit or a deposition by evaporation, for example of the type ALD (English acronym for Atomic Layer Deposition). The encapsulation block 38 may correspond to a Parylene film or to the encapsulation film. marketed by Vitex under the Barix appellation. The encapsulation block 38 may be covered with a mirror-forming metal layer or multilayer stack forming a Bragg mirror to reflect light to the active area 36.
  • the photodetector 50 may be transparent or semi-transparent.
  • FIG. 7 represents another embodiment of a photodetector 70 which comprises all the elements of the photodetector 50 shown in FIGS. 5 and 6, with the difference that the lower electrode 16 is replaced by a lower electrode 72.
  • lower electrode 72 has substantially the same structure as the upper electrode 52 in that it is divided into a first electrode portion 74 and a second electrode portion 76.
  • the first electrode portion 74 can play the same role that the first electrode portion 54 and the second electrode portion 76 can play the same role as the second electrode portion 56.
  • Figure 8 shows a cross-section of another embodiment of the first electrode portion 54 in which the first electrode portion 54 comprises inclined side walls 80.
  • the angle of inclination ⁇ between the face 14 of the substrate 12 and the side wall 80, measured in the material of the second electrode portion 54, is strictly less than
  • Photodetectors 10 as shown in Figure 1 were made and photodetectors 50 according to the embodiment shown in Figure 5 were made.
  • the lower electrode 16 was made of ITO with a thickness of about 100 nm, deposited by spraying cathode on a plastic substrate 12 of the PEN type.
  • the first electrode portion 54 was made in a similar manner.
  • the interface layer 24 has been made as a direct printed electron-injecting layer.
  • Active region 26 was performed by printing techniques and had a thickness of about 200 nm.
  • the second electrode portion 56 was made of PEDOT-PSS with a thickness of 300 nanometers.
  • the contact area between the first electrode portion 54 and the second electrode portion 56 was 1 mm 2 and the minimum distance to the active area 36 was 1 mm.
  • the deposition of the encapsulation block 38 was performed under an inert atmosphere, by rolling a barrier film adhered to the surface of the device using a PSA type adhesive.
  • Figure 9 shows the evolution curves C] _ C2 and the number of devices 10 and 50 which remain in operation as a function of time.
  • Curve C ] relates to devices 10 and curve C2 relates to devices 50.
  • Device 50 has a service life improved by a factor of 10 with respect to device 10.
  • FIG. 10 represents another embodiment of a photodetector 85 which comprises all the elements of the photodetector 50 shown in FIGS. 5 and 6, with the difference that the dimensions of the photoconversion zone 66 are smaller than the dimensions of the zone photoconversion 18 optionally covered with the interface layer 24.
  • the photoconversion areas 18 and 66 each have, in plan view, a circular shape, the diameter of the photoconversion zone 66 is smaller than to the diameter of the photoconversion zone 18 optionally covered with the interface layer 24.
  • the photodetector 85 does not not include such a fragile zone since the photoconversion zone 66 does not extend to the outer edge of the photoconversion zone 18. This advantageously makes it possible to reduce or even eliminate these electrical leaks.
  • FIGS. 11 and 12 show another embodiment of a photodetector 90 which comprises all the elements of the photodetector 85 shown in FIG. 10 and furthermore comprises an electrically insulating portion 92 which covers the periphery of the photodetector zone.
  • photoconversion 18 and is in contact with the photoconversion zone 18 at the location where the periphery of the photoconversion zone 18 is covered by the connection track 62.
  • the interface layer 24 was not represented. Alternatively, the interface layer 24 may be present.
  • the connection track 62 which passes on the periphery of the photoconversion zone 18 marries the step formed by the periphery of the photoconversion zone 18. This results in a weakened zone which is at the origin of electrical leaks.
  • the presence of the insulating portion 92 which is interposed between the periphery of the photoconversion zone 18 and the connection track 62 reduces or even eliminates these electrical leaks.
  • the insulating portion 92 has a thickness greater than or equal to the thickness of the photoconversion zone 18, optionally covered with the interface layer 24, preferably greater than or equal to three times the thickness of the photoconversion zone 18, optionally covered with the interface layer 24.
  • the insulating portion 92 may be deposited by liquid means.
  • the insulating portion 92 may be an organic material or an inorganic material. Depending on the material used, the insulating portion 92 may be formed by an additive process or a subtractive process as previously described.
  • the insulating portion 92 is made of a polymer, for example cycloolefin or polystyrene, or a resin used in photolithography processes, for example the resin marketed by MicroChem under the name SU-8 or the resin marketed by Shipley under the name S1818.
  • Fig. 13 shows another embodiment of a photodetector 95 which comprises all the elements of the photodetector 85 shown in Fig. 10 and wherein the connection track 62 comprises a narrower zone 96 at the location where the periphery of the photoconversion zone 18 is covered by the connection track 62.
  • the facing surfaces between the connection track 62 and the periphery of the photoconversion zone 18 are therefore reduced. This reduces electrical leakage at this location.
  • the width of the connecting track 62 in the narrower portion 96 may be reduced by at least 10%, preferably by at least 20%, more preferably by at least 50%, relative to the remainder of the track. connection 62.
  • the photodetector 95 may further comprise the insulating portion 92 described above in connection with FIGS. 11 and 12, interposed between the periphery of the photoconversion zone 18 and the narrower portion 96 of the connection track. 62.
  • the photodetector comprises a single photodiode
  • the device may comprise several photodiodes, for example arranged in a matrix of photodiodes.
  • the active region 26 of the electronic component comprises organic materials
  • the active region 26 of the electronic component can be produced by deposition of inorganic materials, for example by printing.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif électronique (50) comprenant un composant électronique comprenant une région active (26), une première électrode (52) comprenant une première portion d'électrode (54) en un premier matériau et une deuxième portion d'électrode (56) en un deuxième matériau différent du premier matériau, les première et deuxième portions d'électrode (54, 56) comprenant une première zone de recouvrement (64), la deuxième portion d'électrode (56) comprenant une première zone de photoconversion (66) en contact avec la région active et la première portion d'électrode (54) comprenant une première portion d'extrémité (58) et un bloc d' encapsulation (38) recouvrant la région active, la deuxième portion d'électrode et la première zone de recouvrement et ne recouvrant pas la première portion d' extrémité.

Description

DISPOSITIF À COMPOSANT ÉLECTRONIQUE
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR14/51509 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente demande concerne un dispositif comprenant au moins un composant électronique, notamment un composant électronique organique, notamment une diode ou une photodiode réalisée à base de matériaux organiques.
Exposé de l'art antérieur
Un dispositif de type photodiode organique comporte une zone active en au moins un matériau organique dans laquelle est réalisée la conversion d'un rayonnement lumineux en un signal électrique. Le dispositif peut, en outre, comprendre au moins une électrode comportant une piste de connexion reliant la zone active à un plot de contact destiné à être connecté à un circuit externe au dispositif électronique.
La zone active est composée de matériaux organiques qui tendent à se dégrader en présence d'air et d'eau. Pour augmenter la durée de vie du photodétecteur, la zone active est recouverte d'un bloc d' encapsulation, pouvant avoir une structure monocouche ou multicouche, qui est étanche à l'air et à l'eau. La piste de connexion assure alors la liaison électrique entre la zone active encapsulée et le plot de contact qui n'est pas encapsulé.
Un tel dispositif peut présenter plusieurs inconvénients lorsque la piste de connexion est réalisée en un matériau métallique. En effet, le plot de contact peut s'oxyder et ne plus transmettre correctement un signal électrique. En outre, l'oxydation du plot de contact peut remonter la piste de connexion jusqu'à la zone active. De plus, certains métaux peuvent migrer de la piste de connexion dans la zone active et en dégrader les performances.
Les dispositifs à composants électroniques organiques peuvent généralement être réalisés par des dépôts successifs de couches par des techniques d'impression, par exemple par jet d'encre, par héliographie, par sérigraphie ou par enduction. En effet, l'utilisation de matériaux organiques ou inorganiques solubles dans des solvants permet de déposer ces matériaux par des telles techniques d'impression. L'utilisation de techniques d'impression permet, de façon avantageuse, de s'affranchir de procédés devant être mis en oeuvre sous vide ou de procédés nécessitant l'application de températures élevées. Ceci permet, en outre, l'utilisation de substrats plastiques souples.
Toutefois, des inconvénients supplémentaires peuvent apparaître lorsque l'électrode reliée à la zone active est réalisée par des techniques d'impression, notamment en utilisant une encre conductrice. En effet, la piste de connexion a alors une épaisseur pouvant varier de plusieurs centaines de nanomètres à plusieurs dizaines de micromètres et a, en outre, une rugosité élevée. Ceci peut entraîner des problèmes d'adhésion du bloc d' encapsulation sur la piste de connexion et alors permettre le passage d'air entre le bloc d' encapsulation et la piste de connexion jusqu'à la zone active.
Résumé
Un mode de réalisation vise à pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs à composants électroniques connus, notamment à composants électroniques organiques, comprenant une zone active recouverte d'un bloc d' encapsulation et au moins une piste conductrice reliant la zone active à un plot de contact non recouvert du bloc d' encapsulation.
Un mode de réalisation vise à améliorer l'adhésion du bloc d' encapsulation à la piste de connexion.
Un mode de réalisation vise à empêcher la migration de matériaux métalliques de la piste de connexion vers la zone active lorsque la piste de connexion comprend des matériaux métalliques.
Un mode de réalisation vise à accroître la durée de vie du dispositif à composant électronique.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant :
un composant électronique comprenant une région active ; une première électrode comprenant une première portion d'électrode en un premier matériau et une deuxième portion d'électrode en un deuxième matériau différent du premier matériau, les première et deuxième portions d'électrode comprenant une première zone de recouvrement, la deuxième portion d'électrode comprenant une première zone de photoconversion en contact avec la région active et la première portion d'électrode comprenant une première portion d'extrémité ; et
un bloc d' encapsulation recouvrant la région active, la deuxième portion d'électrode et la première zone de recouvrement et ne recouvrant pas la première portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, la région active comprend au moins un matériau organique.
Selon un mode de réalisation, la première portion d'extrémité est à l'air libre.
Selon un mode de réalisation, la distance minimale entre la deuxième portion d'électrode et le bord latéral du bloc d' encapsulation est supérieure ou égale à 0,5 mm.
Selon un mode de réalisation, la résistivité de la première portion d'électrode est strictement inférieure à la résistivité de la deuxième portion d'électrode. Selon un mode de réalisation, la rugosité RMS de la première portion d'électrode est inférieure ou égale à 100 nm.
Selon un mode de réalisation, la première portion d'électrode repose sur une face d'un substrat et comprend au moins un flanc latéral incliné par rapport à la face d'un angle strictement inférieur à 135°, de préférence inférieur à 90°, plus préférentiellement inférieur à 45°, ledit angle étant mesuré dans une section transversale à l'intérieur de la première portion d' électrode .
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une deuxième électrode comprenant une deuxième zone de photoconversion en contact avec la région active .
Selon un mode de réalisation, la région active comprend une zone active prise en sandwich entre les première et deuxième zones de photoconversion et la distance minimale entre la zone active et la première portion d'électrode est supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence 2 mm.
Selon un mode de réalisation, la deuxième électrode comprend des troisième et quatrième portions d'électrode comprenant une deuxième zone de recouvrement, la quatrième portion d'électrode comprenant une deuxième zone de photoconversion en contact avec la région active, la troisième portion d'électrode comprenant une deuxième portion d'extrémité, le bloc d' encapsulâtion recouvrant la région active, la quatrième portion d'électrode, la deuxième zone de recouvrement et ne recouvrant pas la deuxième portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion d'électrode est en un matériau choisi parmi le groupe comprenant :
un polymère conducteur ou semiconducteur dopé ;
un système hôte/dopant moléculaire ;
un polyélectrolyte ;
un carbonate ;
un oxyde métallique ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux. Selon un mode de réalisation, la première portion d'électrode est en un matériau choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde conducteur transparent ;
un métal ;
des nanofils de carbone, d'argent et de cuivre ;
du graphène ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une couche interposée entre la première portion d'électrode et la deuxième portion d'électrode.
Selon un mode de réalisation, la distance entre le bord latéral de la région active et le bord latéral du bloc d' encapsulâtion est supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence 1 mm.
Un mode de réalisation prévoit également un procédé de fabrication du dispositif électronique tel que défini précédemment, dans lequel la première portion d'électrode et/ou la deuxième portion d'électrode sont réalisées par des techniques d' impression.
Selon un mode de réalisation, la première portion d'électrode et au moins une partie de la deuxième électrode sont réalisées simultanément.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un exemple d'un dispositif comprenant un composant électronique organique ;
la figure 2 est une coupe, partielle et schématique, du dispositif de la figure 1 selon la ligne II-II ;
la figure 3 représente l'évolution de la rugosité à la surface d'une piste de connexion du dispositif de la figure 1 ; la figure 4 est une section de la figure 1 selon la ligne IV-IV ;
la figure 5 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un dispositif comprenant un composant électronique organique ;
la figure 6 est une coupe du dispositif de la figure 5 selon la ligne VI-VI ;
la figure 7 est une coupe analogue à la figure 6 d'un autre mode de réalisation d'un dispositif comprenant un composant électronique organique ;
la figure 8 est une coupe d'un autre mode de réalisation d'une piste de connexion du dispositif de la figure 5 ;
la figure 9 représente l'évolution de la durée de vie de photodiodes ayant les structures représentées aux figures 1 et 5 ;
la figure 10 est une vue analogue à la figure 5 d'un autre mode de réalisation d'un dispositif comprenant un composant électronique organique ;
les figures 11 et 12 sont des vues analogues respectivement aux figures 5 et 6 d'un autre mode de réalisation d'un dispositif comprenant un composant électronique organique ; et
la figure 13 est une vue analogue à la figure 5 d'un autre mode de réalisation d'un dispositif comprenant un composant électronique organique.
Description détaillée
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, comme cela est habituel dans la représentation des circuits électroniques, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. En outre, sur les vues de dessus de dispositifs électroniques, on a représenté en traits pointillés ou en traits à tirets mixtes le contour d'un premier élément, notamment une piste conductrice ou une région active, recouvert d'un deuxième élément. De plus, seuls les éléments utiles à la compréhension de la présente description ont été représentés et sont décrits.
Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près". En outre, on entend par "composé principalement constitué d'un matériau" ou "composé à base d'un matériau" qu'un composé comporte une proportion supérieure ou égale à 95 % dudit matériau, cette proportion étant préféren- tiellement supérieure à 99 %.
Un dispositif à composant électronique organique va être décrit dans le cas d'une photodiode dont les électrodes sont destinées à être connectées à un circuit externe. Toutefois, il est clair qu'il peut s'agir de tout type de composant électronique organique, notamment un transistor, une diode électroluminescente, un point mémoire, une capacité ou tout ensemble de composants électroniques organiques, comprenant au moins une borne destinée à être connectée à un circuit externe.
Les figures 1 et 2 représentent un exemple d'un dispositif de photodétection 10. Le dispositif 10 est réalisé sur un substrat 12, de préférence un substrat transparent. Le dispositif de photodétection 10 est, par exemple, destiné à être éclairé au travers du substrat 12. Le substrat 12 comprend une face supérieure 14. Une électrode inférieure 16 repose sur la face 14. L'électrode inférieure 16 peut être réalisée en un matériau conducteur transparent, par exemple en oxyde d' indium-étain ou ITO (acronyme anglais pour Indium Tin Oxyde). L'électrode inférieure 16 comprend une zone de photoconversion 18 et un plot de contact 20 reliés par une piste de connexion 22. La zone de photoconversion 18 et une partie de la piste de connexion 22 peuvent être partiellement recouvertes d'une couche d'interface 24.
Une région active 26 recouvre la couche d'interface 24 au niveau de la zone de photoconversion 18. La région active 26 peut s'étendre sur la face 14 au-delà de la zone de photoconversion 18. La région active 26 comprend au moins un matériau organique et peut comprendre un empilement ou un mélange de plusieurs matériaux organiques. Dans le présent exemple, la région active 26 a une forme circulaire en vue de dessus.
Une électrode supérieure 28 est formée sur le substrat 12 et sur la région active 26. L'électrode supérieure 28 comprend une zone de photoconversion 30, qui recouvre la région active 26 et qui est disposée en regard de la zone de photoconversion 18 de l'électrode inférieure 16. L'électrode supérieure 28 comprend, en outre, un plot de contact 32 relié à la zone de photoconversion 30 par une piste de connexion 34. La zone active 36 du dispositif électronique 10 correspond à la portion de la région active 26 qui sépare les deux zones de photoconversion 18, 30.
Un bloc d' encapsulation 38 recouvre la région active 26 et une partie des électrodes 16, 28. Le bloc d' encapsulation 38 peut avoir une structure monocouche ou multicouche. Les plots de contact 20, 32, qui sont destinés à être connectés à un circuit externe au dispositif 5, ne sont pas recouverts par le bloc d' encapsulation 38.
L'électrode supérieure 28 peut être réalisée par des techniques d'impression. Il peut s'agir d'impression d'encres conductrices comprenant des nanoparticules métalliques, par exemple en argent, en or ou en cuivre, des particules organiques, par exemple du graphène, ou des microparticules métalliques, par exemple des feuillets d'argent. L'épaisseur de l'électrode supérieure 28 peut varier de quelques centaines de nanomètres à plusieurs dizaines de micromètres. Un inconvénient des techniques d'impression est que l'électrode 28 obtenue a généralement une rugosité élevée.
La figure 3 représente un exemple de courbe d'évolution Cg de la variation de la hauteur de la piste de connexion 34 mesurée par rapport à la face 14 pour une électrode 28 réalisée à partir d'une encre à base d'argent déposée par sérigraphie. La courbe Cg montre que la rugosité de l'électrode supérieure 28 est nettement plus élevée que la rugosité de la face 14 du substrat 12. La rugosité RMS peut être supérieure à 1 um. La présence d'une rugosité élevée en combinaison avec une épaisseur importante peut entraîner des problèmes d'adhérence du bloc d' encapsulation 38 sur l'électrode supérieure 28. En effet, le bloc d' encapsulation 38 peut ne pas recouvrir de manière conforme la totalité de la surface de l'électrode supérieure 28.
La figure 4 illustre ce phénomène et représente un exemple dans lequel le bloc d' encapsulation 38 comprend un empilement d'une couche adhésive 40 et d'un film de protection 42. Le bloc d' encapsulation 38 est, par exemple, déposé par laminage. Des poches d'air 44 peuvent apparaître entre la couche adhésive 40 et l'électrode supérieure 38 et conduire à une dégradation prématurée des performances de la zone active 36.
En outre, indépendamment du procédé de formation de l'électrode 28, le métal du plot de contact 32, qui n'est pas recouvert du bloc d' encapsulation 38, a tendance à s'oxyder et ainsi à perdre sa conductivité . L'oxydation du métal tend, en outre, à se propager le long de la piste de connexion 34 jusqu'à atteindre la zone active 36. De plus, les métaux composant la zone de photoconversion 30 de l'électrode supérieure 28 ont tendance à migrer dans la zone active 36 et à en dégrader les performances.
Une possibilité pourrait être d'utiliser un matériau conducteur non métallique pour réaliser l'électrode supérieure 28, par exemple un polymère conducteur adapté à être déposé par des techniques d'impression. Toutefois, une électrode réalisée avec un tel polymère conducteur a une conductivité électrique plus faible qu'une électrode métallique. En outre, les polymères conducteurs sont des matériaux qui ont tendance à absorber et laisser diffuser l'humidité, ce qui peut conduire à une dégradation des performances de la zone active 36.
Les figures 5 et 6 représentent un mode de réalisation d'un dispositif de photodétection 50. Le dispositif de photodétection 50 comprend l'ensemble des éléments du dispositif 10 représenté sur les figures 1 et 2 à la différence que l'électrode supérieure 28 est remplacée par une électrode supérieure 52. L'électrode supérieure 52 se divise en une première portion d'électrode 54 et une deuxième portion d'électrode 56. La première portion d'électrode 54 est au contact de la deuxième portion d'électrode 56. Plus précisément, dans le présent mode de réalisation, la deuxième portion d'électrode 56 recouvre une partie de la première portion d'électrode 54. La première portion d'électrode 54 comprend un plot de contact 58 à l'air libre, situé à l'extérieur du bloc d' encapsulation 38, qui se prolonge par une piste de connexion 60 dont une partie est recouverte par le bloc d' encapsulation 38. La deuxième portion d'électrode 56 comprend une piste de connexion 62 dont une portion 64 recouvre une extrémité de la piste de connexion 60, la piste de connexion 62 se prolongeant par une zone de photoconversion 66 recouvrant une partie de la région active 26. Le bord latéral du bloc d' encapsulation 38 s'étend au niveau de la première portion d'électrode inférieure 54.
Le fait de réaliser l'électrode supérieure 52 en deux portions d'électrode 54, 56 permet d'utiliser des matériaux différents ayant des propriétés différentes pour chaque portion électrode 54, 56. Ceci permet, en outre, éventuellement d'utiliser des procédés de fabrication différents pour chaque portion d'électrode 54, 56. Ceci permet, en outre, d'adapter les dimensions de chaque portion d'électrode 54, 56 à la fonction souhaitée. En particulier, les propriétés de la première portion d'électrode 54 sont notamment adaptées pour favoriser le recouvrement de la première portion d'électrode 54 par le bloc d' encapsulation 38 et éviter ainsi la formation de passages d'air. En outre, les propriétés de la deuxième portion d'électrode 54 sont adaptées pour réduire la dégradation des performances de la couche active 26.
Selon un mode de réalisation, la première portion d'électrode 54 repose sur le substrat 12 de façon analogue à l'électrode inférieure 16. La première portion d'électrode 54 comprend une partie recouverte par le bloc d' encapsulation 38 et une partie non recouverte par le bloc d' encapsulation 38. Selon un mode de réalisation, la première portion d'électrode 54 a une résistivité faible, par exemple comprise entre 0,01 et 100000 Ω/D, de préférence comprise entre 0,01 et 10000 Ω/D, plus préférentiellement comprise entre 0,01 et 100 Ω/D. Selon un mode de réalisation, la première portion d'électrode 54 a une rugosité faible, de préférence une rugosité RMS strictement inférieure à 100 nm, plus préférentiellement strictement inférieure à 10 nm. Selon un mode de réalisation, la première portion d'électrode 54 a une épaisseur inférieure ou égale à 20 um, de préférence inférieure ou égale à 2 um, plus préférentiellement inférieure ou égale à 500 nm, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 150 nm. De préférence, la perméation transverse de gaz dans la première portion d'électrode 54 est réduite .
La deuxième portion d'électrode 56 est, de préférence, réalisée en un matériau conducteur non métallique. De ce fait, on évite l'utilisation de matériaux qui ont tendance à migrer dans les couches organiques de la région active 26. Ceci permet d'augmenter la durée de vie du dispositif de photodétection 50.
La deuxième portion d'électrode 56 est recouverte en totalité par le bloc d' encapsulâtion 38. La résistivité du matériau constituant la deuxième portion d'électrode 56 est de préférence inférieure ou égale à 10^ Ω/D, de préférence inférieure ou égale à 10000 Ω/D, plus préférentiellement inférieure ou égale à 500 Ω/D. La résistivité faible de la deuxième portion d'électrode 56 permet de transporter les charges entre la première portion d'électrode 54 et la zone active 36 avec peu de pertes électriques. Selon un mode de réalisation, la deuxième portion d'électrode 56 peut être recouverte d'une couche d'interface pour en réduire la résistivité.
La deuxième portion d'électrode 56 peut correspondre à une couche injectrice d'électrons ou à une couche injectrice de trous. Le travail de sortie de la deuxième portion d'électrode 56 est adapté à bloquer, collecter ou injecter des trous et/ou des électrons suivant que cette électrode joue le rôle d'une cathode ou d'une anode. Plus précisément, lorsque la deuxième portion d'électrode 56 joue le rôle d'anode, elle correspond à une couche injectrice de trous et bloqueuse d'électrons. Le travail de sortie de la deuxième portion d'électrode 56 est alors supérieur ou égal à 4,5 eV, de préférence supérieur ou égal à 5 eV. Lorsque la deuxième portion d'électrode 56 joue le rôle de cathode, elle correspond à une couche injectrice d'électrons et bloqueuse de trous. Le travail de sortie de la deuxième portion d'électrode 56 est alors inférieur ou égal à 5 eV, de préférence inférieur ou égal à 4,5 eV.
La résistance de contact entre la première portion d'électrode 54 et la deuxième portion d'électrode 56 est, par exemple, inférieure à 10^ Ω, de préférence inférieure ou égale à 10000 Ω, plus préférentiellement inférieure ou égale à 500 Ω. La surface de la zone de photoconversion entre les première et deuxième portions d'électrode 54, 56 est de préférence inférieure ou égale à 25 mm^, plus préférentiellement inférieure ou égale à 4 rnm^, encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,25 rnm^ .
Afin de diminuer la résistance de contact et d'augmenter la tenue en vieillissement de l'interface entre la couche 54 et la couche 56, une couche tampon peut être rajoutée entre les pistes 60 et 62. Une encre carbonée (graphène, encre carbone, encre à base de nanotubes de carbones, encre à base de nanofils métalliques...) ou un traitement de surface de type plasma, UV- ozone, ou attaque acide, suivi ou non d'un dépôt de couche auto¬ assemblée, par exemple du 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, peuvent être utilisés.
De préférence, la zone de recouvrement 64 entre la première portion d'électrode 54 et la deuxième portion d'électrode
56 est réalisée en dehors de la région active 26. Selon une variante de réalisation, la région active 26 peut recouvrir la majorité du substrat 12. Dans ce cas, la connexion entre la première portion d'électrode 54 et la deuxième portion d'électrode 56 peut être réalisée au travers de la couche active. Cette connexion peut être réalisée selon le procédé décrit dans la demande de brevet EP22235481. De préférence, la région active 26 n'est pas au contact de la première portion d'électrode 52.
La zone active 36 est délimitée par le recouvrement entre l'électrode supérieure 52 et l'électrode inférieure 16. La forme de la zone active 36 peut être quelconque, par exemple carrée ou circulaire. Selon un mode de réalisation, la région active 26 déborde à la périphérie de la zone active 36, de préférence d'au moins 0,1 um. A titre d'exemple, la surface de la zone active 36 en regard des zones de photoconversion 18 et 66 est comprise entre ÎO-^ cm2 e-|- 4 cm2 _ Les courants traversant la zone active 36 peuvent varier de quelques picoampères à quelques microampères. La distance dl est la distance minimale entre la première portion d'électrode 54 et la zone active 36. La distance dl est de préférence supérieure à 0,5 mm, plus préférentiellement supérieure à 2 mm.
Les première et deuxième portions d'électrode 54, 56 ne sont pas en contact électrique direct avec l'électrode inférieure 16. Toutefois, les première et deuxième portions d'électrode 54, 56 peuvent éventuellement être en contact avec la couche d'interface 24, lorsque celle-ci est présente, notamment lorsque la résistivité de la couche d'interface est supérieure à 106 Ω/Π.
La distance d2 entre le bord latéral du bloc d' encapsulation 38 et le début de la zone de recouvrement 64 est de préférence supérieure ou égale à 0,5 mm.
La distance d3 entre le bord latéral de la région active 26 et le bord latéral du bloc d' encapsulation 38 est de préférence supérieure ou égale à 0,5 mm, plus préférentiellement 1 mm.
Le substrat 12 est par exemple un substrat en verre ou en un matériau plastique, notamment en polyéthylène naphtalate
(PEN) ou en polyéthylène téréphtalate (PET) ou un substrat plastique comprenant une couche barrière à l'humidité et/ou 1 ' oxygène . La région active 26 peut comprendre un mélange d'un polymère donneur d'électrons et d'une molécule accepteuse d' électrons .
Dans le cas où la deuxième portion d'électrode 56 joue le rôle d'une couche in ectrice de trous, le matériau composant la deuxième portion d'électrode 56 peut être choisi parmi le groupe comprenant :
un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, notamment les matériaux commercialisés sous les appellations Plexcore OC RG-1100, Plexcore OC RG-1200 par la société Sigma-Aldrich, le polymère PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly(3,4)- éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, ou une polyaniline ;
un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NHT-5/NDP-2 ou NHT-18/NDP-9 ;
un polyélectrolyte, par exemple le Nation ;
un oxyde métallique, par exemple un oxyde de molybdène, un oxyde de vanadium, de l'ITO, ou un oxyde de nickel ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
De préférence, dans le cas où la deuxième portion d'électrode 56 joue le rôle d'une couche injectrice de trous, le matériau composant la deuxième portion d'électrode 56 est un polymère conducteur ou semiconducteur dopé.
Dans le cas où la deuxième portion d'électrode 56 joue le rôle d'une couche injectrice d'électrons, le matériau composant la deuxième portion d'électrode 56 est choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde métallique, notamment un oxyde de titane ou un oxyde de zinc ;
un système hôte/dopant moléculaire, notamment les produits commercialisés par la société Novaled sous les appellations NET-5/NDN-1 ou NET-8/MDN-26 ; un polymère conducteur ou semiconducteur dopé, par exemple le polymère PEDOT : Tosylate qui est un mélange de poly (3, 4) -éthylènedioxythiophène et de tosylate ;
un carbonate, par exemple du CsC03 ;
un polyélectrolyte, par exemple du poly [ 9, 9-bis (3 ' -
(Ν,Ν-diméthylamino) propyl) -2, 7-fluorène-alt-2, 7- (9, 9- dioctyfluorène) ] (PFN) , du poly [3- (6- trimethylammoniumhexyl] thiophene (P3TMAHT) ou du poly [9, 9-bis (2-ethylhexyl) fluorene]-b- poly[3-(6- trimethylammoniumhexyl] thiophene (PF2/6-b-P3TMAHT) ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
De préférence, dans le cas où la deuxième portion d'électrode 56 joue le rôle d'une couche injectrice d'électrons, le matériau composant la deuxième portion d'électrode 56 est un oxyde métallique.
Dans le cas d'un oxyde métallique, la deuxième portion d'électrode 56 peut être déposée sous vide, par exemple par évaporation ou pulvérisation, ou déposée par voie liquide, par exemple par dispersion de nanoparticules ou d'un sol-gel.
Le matériau composant la première portion d'électrode
54 est choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde conducteur transparent (TCO) , notamment de l'ITO, un oxyde de zinc et d'aluminium (AZO, acronyme anglais pour Aluminium Zinc Oxide) , un oxyde de gallium et de zinc (GZO, acronyme anglais pour Gallium Zinc Oxide) , un alliage ITO/Ag/ITO, un alliage AZO/Ag/AZO ou un alliage ZnO/Ag/ZnO ;
un métal, par exemple de l'argent, de l'or, du plomb, du palladium, du cuivre, du nickel, du tungstène ou du chrome ;
des nanofils de carbone, d'argent et de cuivre ;
du graphène ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux. De préférence, la première portion d'électrode 54 est en un oxyde conducteur et transparent. De préférence, la première portion d'électrode 54 est composée du même matériau que l'électrode inférieure 16. Les différents éléments du dispositif de photodétection 50, en particulier l'électrode inférieure 16, la couche d'interface 24, la couche ou les couches de la région active 26, la première portion d'électrode 58 et la deuxième portion d'électrode 56 peuvent être réalisées par des techniques d'impression. Il peut s'agir d'un procédé dit additif, par exemple par impression directe du matériau adapté aux emplacements souhaités, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation (en anglais spray coating) ou dépôt de gouttes (en anglais drop-casting) . Il peut s'agir d'un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau adapté est déposé sur la totalité de la structure et dans lequel les portions non-utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie ou ablation laser. Selon le matériau considéré, le dépôt sur la totalité de la structure peut être réalisé par exemple par voie liquide, par pulvérisation cathodique ou par évaporation. Il peut s'agir notamment de procédés du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière (en anglais slot-die coating), revêtement à la lame (en anglais blade-coating) , flexographie ou sérigraphie.
Selon un mode de réalisation, le bloc d' encapsulation 38 peut être réalisé par la mise en place d'un capot imperméable fixé au substrat 12 par un cordon de colle thermodurcissable ou photoréticulable . Il peut s'agir d'un capot en verre, en métal ou correspondant à un film barrière. Selon un autre mode de réalisation, le bloc d' encapsulation 38 peut être réalisé par le dépôt d'une couche adhésive, éventuellement associée à un film barrière, par exemple par laminage. Selon un autre mode de réalisation, le bloc d' encapsulation 38 peut être formé par un procédé de dépôt direct des couches formant le bloc d' encapsulation 38. Il peut s'agir d'un dépôt par voie liquide ou d'un dépôt par évaporation, par exemple de type ALD (acronyme Anglais pour Atomic Layer Déposition) . Le bloc d' encapsulation 38 peut correspondre à un film de Parylène ou au film d' encapsulation commercialisé par la société Vitex sous 1 ' apppellation Barix. Le bloc d' encapsulation 38 peut être recouvert d'une couche métallique formant un miroir ou d'un empilement de plusieurs couches formant un miroir de Bragg de façon à réfléchir la lumière vers la zone active 36.
Selon les matériaux utilisés pour réaliser les première et deuxième portions d'électrode 54, 56, le photodétecteur 50 peut être transparent ou semi-transparent.
La figure 7 représente un autre mode de réalisation d'un photodétecteur 70 qui comprend l'ensemble des éléments du photodétecteur 50 représenté sur les figures 5 et 6 à la différence que l'électrode inférieure 16 est remplacée par une électrode inférieure 72. L'électrode inférieure 72 a sensiblement la même structure que l'électrode supérieure 52 en ce qu'elle est divisée en une première portion d'électrode 74 et une deuxième portion d'électrode 76. La première portion d'électrode 74 peut jouer le même rôle que la première portion d'électrode 54 et la deuxième portion d'électrode 76 peut jouer le même rôle que la deuxième portion d'électrode 56.
La figure 8 représente une section droite d'un autre mode de réalisation de la première portion d'électrode 54 dans lequel la première portion d'électrode 54 comprend des parois latérales 80 inclinées. L'angle d'inclinaison Θ entre la face 14 du substrat 12 et la paroi latérale 80, mesuré dans la matière de la deuxième portion d'électrode 54, est strictement inférieur à
90°, de préférence inférieur ou égal à 70°, plus préférentiellement inférieur ou égal à 45°. Ceci permet d'améliorer le recouvrement de la deuxième portion d'électrode 54 par le bloc d' encapsulation 38, non représenté en figure 8.
Des essais comparatifs ont été réalisés. Des photodétecteurs 10 tels que représentés en figure 1 ont été réalisés et des photodétecteurs 50 selon le mode de réalisation représenté en figure 5 ont été réalisés. Pour chacun de ces photodétecteurs, l'électrode inférieure 16 a été réalisée en ITO avec une épaisseur d'environ 100 nm, déposée par pulvérisation cathodique sur un substrat 12 plastique de type PEN. La première portion d'électrode 54 a été réalisée de façon analogue. La couche d'interface 24 a été réalisée comme une couche injectrice d'électrons déposée par impression directe. La région active 26 a été réalisée par des techniques d'impression et avait une épaisseur d'environ 200 nm. La deuxième portion d'électrode 56 a été réalisée en PEDOT-PSS avec une épaisseur de 300 nanomètres . La surface de contact entre la première portion d'électrode 54 et la deuxième portion d'électrode 56 était de 1 mm^ et la distance minimale avec la zone active 36 était de 1 mm. Le dépôt du bloc d' encapsulâtion 38 a été réalisé sous atmosphère inerte, par laminage d'un film barrière collé sur la surface du dispositif à l'aide d'un adhésif de type PSA.
La figure 9 représente des courbes d'évolution C]_ et C2 du nombre de dispositifs 10 et 50 qui restent en fonctionnement en fonction du temps. La courbe C]_ concerne les dispositifs 10 et la courbe C2 concerne les dispositifs 50. Le dispositif 50 a une durée de vie améliorée d'un facteur 10 par rapport au dispositif 10.
La figure 10 représente un autre mode de réalisation d'un photodétecteur 85 qui comprend l'ensemble des éléments du photodétecteur 50 représenté sur les figures 5 et 6 à la différence que les dimensions de la zone de photoconversion 66 sont inférieures aux dimensions de la zone de photoconversion 18 recouverte éventuellement de la couche d'interface 24. A titre d'exemple, lorsque les zones de photoconversion 18 et 66 ont chacune, en vue de dessus, une forme circulaire, le diamètre de la zone de photoconversion 66 est inférieur strictement au diamètre de la zone de photoconversion 18 recouverte éventuellement de la couche d'interface 24. Par rapport au photodétecteur 50 dans lequel la zone de photoconversion 66 recouvre la périphérie de la zone de photoconversion 18 et épouse alors la marche formée par la périphérie de la zone de photoconversion 18, ce qui se traduit par une zone fragilisée qui est à l'origine de fuites électriques, le photodétecteur 85 ne comprend pas une telle zone fragile étant donné que la zone de photoconversion 66 ne s'étend pas jusqu'au bord externe de la zone de photoconversion 18. Ceci permet de façon avantageuse de réduire, voire de supprimer, ces fuites électriques.
Les figures 11 et 12 représentent un autre mode de réalisation d'un photodétecteur 90 qui comprend l'ensemble des éléments du photodétecteur 85 représenté sur la figure 10 et comprend, en outre, une portion isolante électriquement 92 qui recouvre la périphérie de la zone de photoconversion 18 et est au contact de la zone de photoconversion 18 à l'emplacement où la périphérie de la zone de photoconversion 18 est recouverte par la piste de connexion 62. En outre, sur les figures 11 et 12, la couche d'interface 24 n'a pas été représentée. A titre de variante, la couche d'interface 24 peut être présente. La piste de connexion 62 qui passe sur la périphérie de la zone de photoconversion 18 épouse la marche formée par la périphérie de la zone de photoconversion 18. Ceci se traduit par une zone fragilisée qui est à l'origine de fuites électriques. La présence de la portion isolante 92 qui est interposée entre la périphérie de la zone de photoconversion 18 et la piste de connexion 62 permet de réduire, voire de supprimer, ces fuites électriques.
La portion isolante 92 a une épaisseur supérieure ou égale à l'épaisseur de la zone de photoconversion 18, éventuellement recouverte de la couche d'interface 24, de préférence supérieure ou égale à trois fois l'épaisseur de la zone de photoconversion 18, éventuellement recouverte de la couche d'interface 24. La portion isolante 92 peut être déposée par voie liquide. La portion isolante 92 peut être en un matériau organique ou en un matériau inorganique. Selon le matériau utilisé, la portion isolante 92 peut être formée par un procédé additif ou un procédé soustractif comme cela a été décrit précédemment. De façon avantageuse, la portion isolante 92 est en un polymère, par exemple du cyclo-oléfine ou du polystyrène, ou en une résine utilisée dans les procédés de photolithographie, par exemple la résine commercialisée par la société MicroChem sous l'appellation SU-8 ou la résine commercialisée par la société Shipley sous l'appellation S1818.
La figure 13 représente un autre mode de réalisation d'un photodétecteur 95 qui comprend l'ensemble des éléments du photodétecteur 85 représenté sur la figure 10 et dans lequel la piste de connexion 62 comprend une zone plus étroite 96 à l'emplacement où la périphérie de la zone de photoconversion 18 est recouverte par la piste de connexion 62. Les surfaces en regard entre la piste de connexion 62 et la périphérie de la zone de photoconversion 18 sont donc réduites. Ceci permet de réduire les fuites électriques à cet emplacement. La largeur de la piste de connexion 62 dans la portion plus étroite 96 peut être réduite d'au moins 10 %, de préférence d'au moins 20 %, plus préférentiellement d'au moins 50 %, par rapport au reste de la piste de connexion 62.
A titre de variante, le photodétecteur 95 peut, en outre, comprendre la portion isolante 92 décrite précédemment en relation avec les figures 11 et 12, interposée entre la périphérie de la zone de photoconversion 18 et la portion plus étroite 96 de la piste de connexion 62.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que dans les modes de réalisation décrits précédemment, le photodétecteur comprend une photodiode unique, il est clair que le dispositif peut comprendre plusieurs photodiodes, par exemple disposées selon une matrice de photodiodes. En outre, bien que dans les modes de réalisation décrits précédemment, la région active 26 du composant électronique comprenne des matériaux organiques, il est clair que la région active 26 du composant électronique peut être réalisée par dépôt de matériaux inorganiques, par exemple par des techniques d'impression.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif électronique (50 ; 70) comprenant :
un composant électronique comprenant une région active
(26) ;
une première électrode (52) comprenant une première portion d'électrode (54) en un premier matériau et une deuxième portion d'électrode (56) en un deuxième matériau différent du premier matériau, les première et deuxième portions d'électrode (54, 56) comprenant une première zone de recouvrement (64), la deuxième portion d'électrode (56) comprenant une première zone de photoconversion (66) en contact avec la région active et la première portion d'électrode (54) comprenant une première portion d'extrémité (58) ; et
un bloc d' encapsulâtion (38) recouvrant la région active, la deuxième portion d'électrode et la première zone de recouvrement et ne recouvrant pas la première portion d'extrémité.
2. Dispositif électronique selon la revendication 1, dans lequel la région active (26) comprend au moins un matériau organique .
3. Dispositif électronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première portion d'extrémité (58) est à l'air libre .
4. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la distance minimale (d2) entre la deuxième portion d'électrode (56) et le bord latéral du bloc d' encapsulâtion (38) est supérieure ou égale à 0,5 mm.
5. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la résistivité de la première portion d'électrode (54) est strictement inférieure à la résistivité de la deuxième portion d'électrode (56) .
6. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la rugosité RMS de la première portion d'électrode (54) est inférieure ou égale à 100 nm.
7. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première portion d'électrode (54) repose sur une face (14) d'un substrat (12) et comprend au moins un flanc latéral (80) incliné par rapport à la face (12) d'un angle strictement inférieur à 135°, de préférence inférieur à 90°, plus préférentiellement inférieur à 45°, ledit angle étant mesuré dans une section transversale à l'intérieur de la première portion d'électrode.
8. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une deuxième électrode (16 ; 72) comprenant une deuxième zone de photoconversion (18) en contact avec la région active (26) .
9. Dispositif électronique selon la revendication 8, dans lequel la région active (26) comprend une zone active (36) prise en sandwich entre les première et deuxième zones de photoconversion (18, 66) et dans lequel la distance minimale (dl) entre la zone active et la première portion d'électrode (54) est supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence 2 mm.
10. Dispositif électronique selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la deuxième électrode (72) comprend des troisième et quatrième portions d'électrode (74, 76) comprenant une deuxième zone de recouvrement, la quatrième portion d'électrode (76) comprenant une deuxième zone de photoconversion en contact avec la région active (26), la troisième portion d'électrode (74) comprenant une deuxième portion d'extrémité, le bloc d' encapsulâtion (38) recouvrant la région active, la quatrième portion d'électrode, la deuxième zone de recouvrement et ne recouvrant pas la deuxième portion d'extrémité.
11. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la deuxième portion d'électrode (56) est en un matériau choisi parmi le groupe comprenant :
un polymère conducteur ou semiconducteur dopé ;
un système hôte/dopant moléculaire ;
un polyélectrolyte ;
un carbonate ;
un oxyde métallique ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
12. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la première portion d'électrode (54) est en un matériau choisi parmi le groupe comprenant :
un oxyde conducteur transparent ;
un métal ;
des nanofils de carbone, d'argent et de cuivre ;
du graphène ; et
un mélange de deux ou de plus de deux de ces matériaux.
13. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant une couche interposée entre la première portion d'électrode (54) et la deuxième portion d' électrode (56) .
14. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel la distance (d3) entre le bord latéral de la région active (26) et le bord latéral du bloc d' encapsulâtion (38) est supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence 1 mm.
15. Procédé de fabrication du dispositif électronique (50 ; 70) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la première portion d'électrode (54) et/ou la deuxième portion d'électrode (56) sont réalisées par des techniques d' impression.
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel le dispositif électronique est selon la revendication 8 et dans lequel la première portion d'électrode (54) et au moins une partie de la deuxième électrode (16 ; 72) sont réalisées simultanément.
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