Implantation d’une sonde d’absorption photo-induite dans une expérience de spectroscopie bidimensionnelle d’excitation sur le système polymérique modèle PCDBT:PCBM

Abstract

Ce mémoire de maîtrise présente l’implantation d’une sonde d’absorption photo-induite à une expérience de spectroscopie bidimensionnelle d’excitation colinéaire en modulation de phase. Ce type de spectroscopie permet d’étudier les corrélations entre les états électroniques d’un matériau afin d’en connaître mieux la dynamique sur une échelle de temps ultra-rapide. Cette sonde combinée à cette expérience apporte de nouvelles informations sur des matériaux où un couplage nous empêche de bien connaître la dynamique du système. En effet, si un couplage entre deux états du système s’effectue par relaxation, il est impossible de la sonder optiquement. En étudiant les corrélations entre états, on arrive à déduire de l’information sur ce couplage. Afin de vérifier la véracité des résultats obtenus par cette nouvelle sonde, nous voulons les comparer à ceux obtenus par une sonde de photoluminescence pour un système polymérique pour lequel on s’attend à ce que les différents résultats obtenus soient les mêmes, le PCDTBT:PCBM. En effet, comme l’expérience de spectroscopie non linéaire montre les corrélations entre les états excités et les produits finaux, si l’on sonde les mêmes produits finaux à l’aide de différentes sondes, on s’attend aux mêmes résultats. Malgré l’impossibilité de comparer les résultats avec la sonde de photoluminescence, comme le signal émis par le système était trop faible pour être détecté, la validité de cette nouvelle sonde a été démontrée en comparant avec les données déjà connues dans la littérature et en s’assurant de la réponse linéaire de l’échantillon. De plus, le signal obtenu avec la sonde d’absorption photo-induite provenait bien des états excités du PCDTBT:PCBM, donc du signal d’absorption. Finalement, ces résultats furent comparés avec ceux obtenus par une sonde de photocourant. L’efficacité quantique des résultats obtenus par les deux sondes était presqu’identique, prouvant la validité de cette nouvelle sonde pour l’étude des corrélations dans différents matériaux.

This master’s thesis present the implemantation of a photo-induced absorption probe to a collinear phase modulated two-dimensionnal excitation spectroscopy experiment. This type of spectroscopy studies the correlations between different elctronic states of a material on an ultrafast timescale to know better about the system’s dynamics. This new probe, combined to this experiment gives insight on materials where a coupling prevents from understandin the dynamic of the system. If there is such coupling between two states, it is impossible to probe the relaxation directly with light. Studying the correlations between the states, is it possible to learn more about this coupling. To prove that this new technique brings valid information on a studied material, we want to compare the results obtained with the photoinduced absorption probe to those obtained with a photoluminescence one for a system where we expect these results to be the same, PCDTBT:PCBM. Since the two-dimensionnal spectroscopy experiment enlightens the correlations between the excited states and the final products, if we probe the same final products with different probes, we should obtain the same results. Even though it was impossible to compare the results with the photoluminescence probe since the emitted signal was too low to be detected, the validity of the new probe was shown by comparing with data already known in the litterature and by making sure that the sample’s response was linear when it was expected to be. Also, the signal obtained with the new probe came from the excited states of the PCDTBT:PCBM, hence of the absorption. Finally, these results were compared to the ones obtained by a photocurrent probe. The quantum efficiency of the obtained results by the both probes was almost identical, proving the validity of this new probe to study correlations in different materials.