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Printing potential is undeniable as an alternative to microelectronics conventional processes for low-cost electronics device manufacturing in high volume on all kind of substrates. Within this framework, the objective was the study and implementation of the emerging inkjet-printed electronics. From a technological point of view, the first challenge consisted of an inkjet printing platform development with the required specifications for Organic Thin-Film Transistor (OTFT) manufacturing. The technology succeeded in printing OTFTs on different substrates from unflexible one, silicon wafer, to reach a printed flexible transistor on a plastic substrate. A complete inkjet printing parametric study allowed critical parameter identification to achieve a competitive, reliable and reproducible printing process for OTFT direct-writing. Such an innovative technological development needed to go further in some essential points like material selection and characterization, as well as OTFT electrical characterization and performance enhancement. A special effort was dedicated to novel conductive and semiconductive material-based ink development to reach improved electrical properties. The approach enabled to progress in the technological step definition, development and validation for printed electronic function manufacturing on flexible substrate. In fact, we developed a simple transistor technology adapted to high-volume printing of transistors optimized in terms of electrical performances on all kind of substrates. This work demonstrated in particular that the contact resistance reduction is fundamental and a specific attention is required for source and drain electrode selection. Indeed, low-resistive electrodes (17μΩ.cm) printed from silver nanoparticle-based ink do not inevitably confer good performances to the transistor. However, a conducting polymer, Pedot/Pss, a thousand times more resistive, leads to the lowest contact resistances in contact with PQT-12, most competitive -conjugated polymer of this study, due to its higher work function. Furthermore, the results indicated that the contact resistances depending on interface nature, too, and not only on respective material energy levels before contact, according to Mott-Schottky model. By using a multiple-layer substrate with an ultra-thin oxide (4 nm), the flexible printed transistors had low-operating voltages (|V

The expected limits of silicon-based microelectronics in the coming years, have promoted the development of alternative solutions. Among them, organic electronics, using pi-conjugated organic materials as the active part of components, sounds very attractive. Increases observed the past 20 years in the performances of organic devices, find for a great part their origin in a better structure of the active film and the understanding of the relationship between structure and electronic properties in these materials still appears as a keynote for organic electronics.An STM structural study of self-assembled monolayers of either small molecules synthesised at the laboratory or polythiophenes was carried out in a first time to bring out self-assembly mechanisms. For the polymer monolayers, crystalline properties could be considerably improved with annealing of the sample. An organised second layer was observed for the first time on sample with higher coverage. Finally the influence of local inter or intra-chain conformation on polymer electronic properties was investigated by two-dimensional scanning tunnelling spectroscopy. Although the electronic structure of the polymer seems unaffected by intra-chain defect such as folds, an increase of the bandgap was observed above isolated chains of the second layer. This is rather surprising as such chains are generally assumed to be pi-stacked on the first layer, which should cause a partial closure of the bandgap.; La perspective d'atteindre prochainement les limites de la microélectronique à base de silicium a encouragé le développement de solutions alternatives. Parmi elles, l'électronique organique, dans laquelle les éléments actifs du composant sont constitués de systèmes organiques pi-conjugués, semble très prometteuse. Les progrès réalisés ces 20 dernières années sur les performances des dispositifs organiques résultent en grande partie de l'amélioration de la structuration de ces matériaux, et la relation entre structure et propriétés électroniques reste à ce jour l'une des problématiques majeures de l'électronique organique.Une caractérisation structurelle par STM de monocouches auto-assemblées réalisées à base de petites molécules synthétisées au laboratoire (B4OTF et B5OTF) ou de polythiophènes, a été entreprise dans un premier temps afin de dégager les mécanismes régissant l'assemblage des molécules. Dans le cas du polymère, une nette amélioration des propriétés cristallines a pu être obtenue par recuit des échantillons et une deuxième couche structurée a pu être observée pour la première fois sur des échantillons plus concentrés. Enfin l'influence de conformations locales inter ou intra-chaîne du polymère sur ses propriétés électronique intrinsèques a été investiguée par spectroscopie tunnel bidimensionnelle. S'il semble que les défauts intra-chaîne tels que les repliements aient peu d'impact sur la structure électronique du matériau, un surprenant accroissement du gap a été observé sur des chaînes isolées de deuxième couche qu'on suppose généralement en configuration de pi-stacking et donc susceptibles d'expérimenter une plus grande délocalisation électronique.

The expected limits of silicon-based microelectronics in the coming years, have promoted the development of alternative solutions. Among them, organic electronics, using pi-conjugated organic materials as the active part of components, sounds very attractive. Increases observed the past 20 years in the performances of organic devices, find for a great part their origin in a better structure of the active film and the understanding of the relationship between structure and electronic properties in these materials still appears as a keynote for organic electronics.An STM structural study of self-assembled monolayers of either small molecules synthesised at the laboratory or polythiophenes was carried out in a first time to bring out self-assembly mechanisms. For the polymer monolayers, crystalline properties could be considerably improved with annealing of the sample. An organised second layer was observed for the first time on sample with higher coverage. Finally the influence of local inter or intra-chain conformation on polymer electronic properties was investigated by two-dimensional scanning tunnelling spectroscopy. Although the electronic structure of the polymer seems unaffected by intra-chain defect such as folds, an increase of the bandgap was observed above isolated chains of the second layer. This is rather surprising as such chains are generally assumed to be pi-stacked on the first layer, which should cause a partial closure of the bandgap.; La perspective d'atteindre prochainement les limites de la microélectronique à base de silicium a encouragé le développement de solutions alternatives. Parmi elles, l'électronique organique, dans laquelle les éléments actifs du composant sont constitués de systèmes organiques pi-conjugués, semble très prometteuse. Les progrès réalisés ces 20 dernières années sur les performances des dispositifs organiques résultent en grande partie de l'amélioration de la structuration de ces matériaux, et la relation entre structure et propriétés électroniques reste à ce jour l'une des problématiques majeures de l'électronique organique.Une caractérisation structurelle par STM de monocouches auto-assemblées réalisées à base de petites molécules synthétisées au laboratoire (B4OTF et B5OTF) ou de polythiophènes, a été entreprise dans un premier temps afin de dégager les mécanismes régissant l'assemblage des molécules. Dans le cas du polymère, une nette amélioration des propriétés cristallines a pu être obtenue par recuit des échantillons et une deuxième couche structurée a pu être observée pour la première fois sur des échantillons plus concentrés. Enfin l'influence de conformations locales inter ou intra-chaîne du polymère sur ses propriétés électronique intrinsèques a été investiguée par spectroscopie tunnel bidimensionnelle. S'il semble que les défauts intra-chaîne tels que les repliements aient peu d'impact sur la structure électronique du matériau, un surprenant accroissement du gap a été observé sur des chaînes isolées de deuxième couche qu'on suppose généralement en configuration de pi-stacking et donc susceptibles d'expérimenter une plus grande délocalisation électronique.

Printing potential is undeniable as an alternative to microelectronics conventional processes for low-cost electronics device manufacturing in high volume on all kind of substrates. Within this framework, the objective was the study and implementation of the emerging inkjet-printed electronics. From a technological point of view, the first challenge consisted of an inkjet printing platform development with the required specifications for Organic Thin-Film Transistor (OTFT) manufacturing. The technology succeeded in printing OTFTs on different substrates from unflexible one, silicon wafer, to reach a printed flexible transistor on a plastic substrate. A complete inkjet printing parametric study allowed critical parameter identification to achieve a competitive, reliable and reproducible printing process for OTFT direct-writing. Such an innovative technological development needed to go further in some essential points like material selection and characterization, as well as OTFT electrical characterization and performance enhancement. A special effort was dedicated to novel conductive and semiconductive material-based ink development to reach improved electrical properties. The approach enabled to progress in the technological step definition, development and validation for printed electronic function manufacturing on flexible substrate. In fact, we developed a simple transistor technology adapted to high-volume printing of transistors optimized in terms of electrical performances on all kind of substrates. This work demonstrated in particular that the contact resistance reduction is fundamental and a specific attention is required for source and drain electrode selection. Indeed, low-resistive electrodes (17μΩ.cm) printed from silver nanoparticle-based ink do not inevitably confer good performances to the transistor. However, a conducting polymer, Pedot/Pss, a thousand times more resistive, leads to the lowest contact resistances in contact with PQT-12, most competitive -conjugated polymer of this study, due to its higher work function. Furthermore, the results indicated that the contact resistances depending on interface nature, too, and not only on respective material energy levels before contact, according to Mott-Schottky model. By using a multiple-layer substrate with an ultra-thin oxide (4 nm), the flexible printed transistors had low-operating voltages (|V, Le potentiel de l'impression, en tant qu'alternative aux techniques classiques de la microélectronique, est indéniable pour la réalisation de dispositifs électroniques à bas coût sur de grandes surfaces et tous types de substrats. Dans cette optique, l'objectif était d'étudier et d'implémenter la technologie émergente qu'est l'électronique imprimée par jet de matière. Au niveau technologique, le premier challenge a consisté à développer une plateforme d'impression par jet de matière avec les spécifications requises pour la réalisation de transistors organiques. La technologie a été validée par la réalisation de transistors imprimés sur différents supports en partant d'un support rigide, wafer de silicium, pour aboutir à un transistor souple imprimé sur un substrat polymère. Une étude paramétrique complète relative à l'impression par jet a permis de définir les paramètres critiques pour parvenir à un procédé d'impression performant, fiable et reproductible pour l'écriture directe de transistors. Un développement technologique de cette nature, totalement innovante, méritait d'approfondir d'autres éléments essentiels tels que le choix, et la caractérisation physico-chimique des matériaux associés, ainsi que la caractérisation électrique et l'optimisation des performances des transistors. Un effort majeur a été dédié au développement d'encres à base de nouveaux matériaux (conducteurs et semi-conducteurs) avec des propriétés améliorées (résistivité, mobilité, stabilité,...). La démarche mise en œuvre a permis de progresser dans la définition, le développement et la validation de briques technologiques de base pour la réalisation de fonctions électroniques imprimées sur support souple. De fait, nous avons mis au point une technologie transistor simple, adaptée à la fabrication de masse, aux grandes surfaces et à tous types de substrat, y compris souples, pour la réalisation de transistors optimisés en termes de performances électriques. Ce travail montre, en particulier, que la réduction des résistances de contact est primordiale et qu'une attention toute particulière est requise pour le choix des électrodes source et drain. En effet, des électrodes très peu résistives (17μΩ.cm), imprimées à partir d'une encre à base de nanoparticules d'argent, ne confèrent pas inévitablement de bonnes performances aux transistors. A contrario, un polymère conducteur, le Pedot/Pss, mille fois plus résistif, conduit aux résistances de contact les plus faibles lors d'une prise de contact sur le PQT-12, polymère -conjugué le plus performant de l'étude, en raison de son travail de sortie plus élevé. De plus, les résultats obtenus montrent que les résistances de contact dépendent également de la nature de l'interface, et non pas seulement des niveaux d'énergie respectifs des matériaux avant contact, conformément au modèle de Mott-Schottky. De par le choix d'un substrat souple multicouche avec un oxyde de grille ultrafin (4nm), les transistors flexibles imprimés fonctionnent à basses tensions (|V