In this work, we demonstrate P3HT (poly 3-hexylthiophene) organic rectifier diode both in rigid and flexible substrate with a rectification ratio up to 10⁶. This performance has been achieved through tuning the work function of gold with a self-assembled monolayer of 2,3,4,5,6-pentafluorobenzenethiol (PFBT). The diode fabricated on flexible paper substrate shows a very good electrical stability under bending tests and the frequency response is estimated at more than 20 MHz which is sufficient for radio frequency identification (RFID) applications. It is also shown that the low operating voltage of this diode can be a real advantage for use in a rectenna for energy harvesting systems. Simulations of the diode structure show that it can be used at GSM and Wi-Fi frequencies if the diode capacitance is reduced to a few pF and its series resistance to a few hundred ohms. Under these conditions, the DC voltages generated by the rectenna can reach a value up to 1 V.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet INTERREG Luminoptex et vise à réaliser des diodes organiques de redressement pour des applications de récupération d’énergie électromagnétique pour de l’éclairage ambiant autonome sur support textile. Des diodes à base de pentacène et de polymère P3HT ont été fabriquées selon deux configurations: verticale et coplanaire en utilisant aussi bien des procédés simples et peu couteux que des procédés de lithographie électronique. Les performances de ces diodes ont été améliorées par l’utilisation de monocouches auto assemblées SAM de PFBT (2,3,4,5-6 pentafluorobenzénethiol) qui permettent de réduire les barrières d’injection des porteurs de charges denviron 0.5eV. Dans le cas des diodes polymères, une couche d’injection à base de P3HT dopé au Triflate de cuivre a été étudiée et utilisée pour l’amélioration de l’injection. Des rapports de rectification élevés ont été obtenus ( 107) avec des tensions de fonctionnement très faibles (de 20 à 80mV). Les travaux de simulation ont montré par ailleurs, que ces diodes peuvent atteindre des fréquences de fonctionnement de l’ordre du GHz.Ces composants ont été ensuite réalisés sur substrat flexible de papier pour un transfert sur les surfaces textiles.