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Theses

Physical modelling of bio sensors based on Organic Electrochemical Transistors

Résumé : Les Transistors Organiques Electrochimiques (OECT) sont largement utilisés comme les capteurs dans de nombreux appareils bioélectroniques. Bien qu’ils aient été largement étudiés au cours de ces dernières années, il n'y a pas encore de compréhension fondamentale et univoque principe de fonctionnement d'un OECT, notamment en ce qui concerne le mécanisme du dé-dopage.Cette thèse est consacrée à la modélisation des Transistors Organiques Electrochimiques. Tout d'abord, un modèle d'état stationnaire numérique a été établi. Ce modèle utilisant les équations de Poisson-Boltzmann, Nernst-Planck et Nernst, nous permet de décrire finement le processus du dé-dopage dans la couche de PEDOT: PSS ainsi que, la distribution des ions et trous dans le capteur. Il a été prouvé expérimentalement que le modèle numérique dit de « neutralité global » est valable pour expliciter le fonctionnement global du capteur, mais aussi, l'origine et le résultat du processus du dé-dopage. La transition d’un modèle totalement numérique à un modèle analytique a été réalisée en ajustant la fonction analytique logistique paramétrique de Boltzmann au profil de conductivité calculé numériquement.Nous avons pu ainsi extraire, la fonction analytique de la dépendance du courant de drain en Fonction du potentiel local. Cette fonction ajuster sur un profil de courant de drain mesuré expérimentalement en fonction du potentiel appliqué permet d'obtenir la conductivité maximale d'une couche de PEDOT: PSS entièrement dopée. La conductivité maximale était dépendante non seulement du matériau, mais aussi de la taille du canal. Il est possible d'extraire, en utilisant la valeur de conductivité maximale et un modèle de semi-conducteur conventionnel, les autres paramètres pour la description complète d’OECT: densité intrinsèque de charge, densité de trous initiaux, concentration initiale de PSS- et capacité volumétrique de la couche polymère conductrice. Le fait d'avoir un outil permettant d'extraire et de caractériser facilement tous les OECT permet non seulement d'augmenter le niveau de description de compréhension du transistor, mais surtout de mieux maitriser la corrélation entre paramètres internes et externes.Finalement, l’approche que nous avons réalisée, couplant modélisation analytique et numérique, nous a permis de proposer une description complète du fonctionnement physique d’un OECT. En outre nous avons pu valider expérimentalement la pertinence de nos modèles en les comparants avec les caractéristiques obtenues via des mesures réelles.
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https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-02303053
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Wednesday, October 2, 2019 - 1:15:49 AM
Last modification on : Sunday, February 2, 2020 - 6:20:31 PM

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65446_SHIRINSKAYA_2017_archiva...
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  • HAL Id : tel-02303053, version 1

Citation

Anna Shirinskaya. Physical modelling of bio sensors based on Organic Electrochemical Transistors. Chemical Physics [physics.chem-ph]. Université Paris-Saclay, 2017. English. ⟨NNT : 2017SACLX055⟩. ⟨tel-02303053⟩

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