Dispositivos eletroluminescentes poliméricos apresentam alto potencial tecnológico, principalmente devido ao fato de ser possível a obtenção de dispositivos flexíveis e de grande área. Apesar disto, ainda existem alguns fatores que limitam a sua aplicação tecnológica, como por exemplo o tempo de vida e a eficiência na emissão dos dispositivos. Alguns métodos têm sido propostos para o aumento destes fatores, entre os quais estão a inserção de camadas transportadoras de elétrons e buracos. Esta tese teve como objetivo principal a busca por métodos que possibilitassem a melhora das propriedades elétricas e/ou ópticas dos dispositivos eletroluminescentes poliméricos (PLEDs). Neste contexto, filmes Langmuir-Blodgett (LB) da camada emissiva e da camada transportadora de elétrons foram aplicados nos PLEDs, devido a reprodutibilidade e ao grau de organização destes filmes, o que possibilita uma emissão polarizada. Além disso, observou-se aumento na injeção eletrônica nos dispositivos com o uso de ionômeros como camada transportadora de elétrons. Por outro lado, a combinação da POMA e ITO como eletrodo transparente no dispositivo com PPV+DBS como camada ativa (ITO/POMA/PPV+DBS/Al) mostrou a diminuição da tensão de operação quando comparado a um dispositivo convencional (lTO/PPV/Al). Os dispositivos foram caracterizados através de medidas elétricas e opto-elétricas. / Polymer electroluminescent devices are promising for a number of applications, in particular due to the possibility of obtaining large area, flexible displays. There are, however, major stumbling blocks associated with the short lifetimes and limited efficiency and brightness of light-emitting diodes (LEDs) fabricated with organic molecules in comparison with the inorganic ones. Severa1 methods have been proposed to increase brightness and eficiency, which include the use of electron and/or hole transporting layers adjacent to the electrodes. ln this thesis, we report the study of severa1 methods to improve the efficiency of the polymer light emitting diodes (PLEDs). In this context, Langmuir-Blodgett (LB) films were used in PLEDs, as emitting and electron transport layer, due to the high degree of thickness control, low number of defects, and some degree of organization at the molecular scale. Besides, improvements in electron injection into the emissive layer using ionic polymers (ionomers) as electron-transporting layers were observed. Othenvise, the combination of POMA and ITO as transparent electrode and PPV+DBS as active layer (ITO/POMA/PPV+DBS/A1) leads to a decrease in the operating voltage compared with the conventional PLED, ITO/PPV/Al. The devices were characterized by electrical and opto-electrical measurements.

Orientador: Giovani Fornereto Gozzi / Resumo: Dispositivos Eletroluminescentes (EL) são comumente utilizados para iluminação ambiente e transmissão visual de informações, possuem uma enorme gama de aplicações em setores diversos, como para tratamento fototerápico e decoração. Entre as atuais tecnologias, os dispositivos produzidos com compósitos eletroluminescentes têm potencial de emprego em aplicações emergentes devido ao seu baixo custo, flexibilidade mecânica e escalabilidade. Estas vantagens tecnológicas estão atreladas ao fato destes dispositivos poderem ser produzidos utilizando-se técnicas de impressão gráfica, como por exemplo, a técnica de impressão serigráfica. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de dispositivos EL totalmente impressos utilizando a técnica de impressão serigráfica. Para tanto, a pasta condutora transparente (PCT) e a pasta de prata (PTF), ambas fornecidas pela empresa TICON, foram utilizadas para a produção de eletrodos transparentes e opacos, respectivamente. A camada ativa dos dispositivos foi produzida com o compósito eletroluminescente (PEL), o qual foi desenvolvido durante o presente estudo. Filmes dos materiais PCT, PEL e PTF foram depositados utilizando-se telas com diversas lineaturas e caracterizados com relação às suas propriedades morfológicas, elétricas e ópticas, com a finalidade de identificar as melhores lineaturas de telas serigráficas para o processamento de cada um dos materiais. Por fim, dispositivos EL do tipo LECEL (Light-Emitting Composite Ele... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Electroluminescent (EL) devices have a wide range of applications. Among current technologies, devices produced with electroluminescent composites have potential for use in emerging applications due to their low cost, flexibility and scalability. Scalability and cost-effectiveness are characteristics also related to device processing methods, amongst which printing techniques, such as screen-printing, are the most appropriated to achieve these goals. Therefore, this research regards on development of screen-printed EL devices. For this purpose, the transparent conductive paste (PCT) and the silver paste (PTF), both sourced by TICON, were used for transparent and opaque electrodes fabrication, respectively. The active layer of the devices have been produced with an electroluminescent composite (PEL) developed during the present study. We have produced screen-printed films with the PCT, PEL and PTF materials using screens with different mesh counts to study the influence of mesh count on the morphological, electrical and optical properties of the films. In addition, we have performed a study regarding the influence of mesh count on the EL device performance parameters. As main result, we have fabricated a screen-printed EL device, using screens with appropriated mesh counts for deposition of each material, which exhibited luminance of 50 cd/m2 (at 110 V) and turn-on voltage of (18 ± 2) V. / Mestre

Dispositivos eletroluminescentes poliméricos apresentam alto potencial tecnológico, principalmente devido ao fato de ser possível a obtenção de dispositivos flexíveis e de grande área. Apesar disto, ainda existem alguns fatores que limitam a sua aplicação tecnológica, como por exemplo o tempo de vida e a eficiência na emissão dos dispositivos. Alguns métodos têm sido propostos para o aumento destes fatores, entre os quais estão a inserção de camadas transportadoras de elétrons e buracos. Esta tese teve como objetivo principal a busca por métodos que possibilitassem a melhora das propriedades elétricas e/ou ópticas dos dispositivos eletroluminescentes poliméricos (PLEDs). Neste contexto, filmes Langmuir-Blodgett (LB) da camada emissiva e da camada transportadora de elétrons foram aplicados nos PLEDs, devido a reprodutibilidade e ao grau de organização destes filmes, o que possibilita uma emissão polarizada. Além disso, observou-se aumento na injeção eletrônica nos dispositivos com o uso de ionômeros como camada transportadora de elétrons. Por outro lado, a combinação da POMA e ITO como eletrodo transparente no dispositivo com PPV+DBS como camada ativa (ITO/POMA/PPV+DBS/Al) mostrou a diminuição da tensão de operação quando comparado a um dispositivo convencional (lTO/PPV/Al). Os dispositivos foram caracterizados através de medidas elétricas e opto-elétricas. / Polymer electroluminescent devices are promising for a number of applications, in particular due to the possibility of obtaining large area, flexible displays. There are, however, major stumbling blocks associated with the short lifetimes and limited efficiency and brightness of light-emitting diodes (LEDs) fabricated with organic molecules in comparison with the inorganic ones. Severa1 methods have been proposed to increase brightness and eficiency, which include the use of electron and/or hole transporting layers adjacent to the electrodes. ln this thesis, we report the study of severa1 methods to improve the efficiency of the polymer light emitting diodes (PLEDs). In this context, Langmuir-Blodgett (LB) films were used in PLEDs, as emitting and electron transport layer, due to the high degree of thickness control, low number of defects, and some degree of organization at the molecular scale. Besides, improvements in electron injection into the emissive layer using ionic polymers (ionomers) as electron-transporting layers were observed. Othenvise, the combination of POMA and ITO as transparent electrode and PPV+DBS as active layer (ITO/POMA/PPV+DBS/A1) leads to a decrease in the operating voltage compared with the conventional PLED, ITO/PPV/Al. The devices were characterized by electrical and opto-electrical measurements.

[pt] Este trabalho apresenta os resultados de um estudo que envolve a fabricação e a caracterização de dispositivos orgânicos emissores de luz (OLEDs) baseados em complexos β-dicetonatos de terras-raras. O estudo se coloca como continuação lógica da linha de pesquisa em dispositivos eletroluminescentes baseados em íons terras-raras, começada alguns anos atrás neste grupo de pesquisa. Para a produção dos dispositivos foram empregadas várias técnicas de deposição de filmes finos, tais como deposição térmica resistiva, pulverização catódica assistida por plasma (rf-magnetronsputtering) e spin-coating. A síntese dos compostos orgânicos, bem como alguns estudos adicionais puderam ser realizadas através de colaborações com diversos grupos de pesquisas nacionais, os quais dispõem de recursos e capacitação em áreas complementares. Os complexos orgânicos estudados foram divididos em três conjuntos, que chamamos de sistemas. No sistema 1, estudou-se o complexo Eu(bmdm)3(ttpo)2, onde o ligante orgânico bmdm é um conhecido agente absorvedor de radiação UV bastante usado em protetores solares. Os OLEDs baseados neste complexo apresentaram intensa foto- e eletroluminescência com alta pureza de cor dada apenas pelas finas transições características do íon Eu3+. No sistema 2, estudou-se o complexo chamado de binuclear. Este composto tem dois núcleos terras-raras coordenados numa mesma molécula. O primeiro binuclear estudado, o complexo Eu(btfa)3 phenterpy Tb(acac)3, não apresentou as transições características dos íons Tb3+ e Eu3+ como era esperado inicialmente. Por outro lado, apresentou uma eletroluminescência sintonizável em duas situações distintas, a primeira em função da tensão aplicada e a segunda através de mudanças na arquitetura das camadas constituintes. Por causa desse efeito, mostramos a possibilidade de se construir um dispositivo OLED emissor de luz branca. Ainda nesse sistema, foram estudados OLEDs com complexos modificados quimicamente, chamados de binuclear 2 e trinuclear. O complexo binuclear 2 apresentou as linhas de emissão dos íons Tb3+ e Eu3+. Apesar de menos eficiente que o primeiro complexo binuclear, este estudo mostrou que através de manipulações moleculares (nanotecnologia) é possível sintetizar compostos capazes de emitir as linhas características de emissão dos íons terras-raras, ou seja, com um único complexo é possível obter duas emissões distintas. Por último, ainda como sistema 2, o complexo trinuclear, é uma mistura de compostos orgânicos contendo Tm, Tb e Eu e não formam uma única molécula, como no caso dos compostos binucleares. Este estudo foi iniciado recentemente e ainda não foi completamente explorado. Os primeiros testes mostraram que é possível usar este complexo também para fabricar OLEDs com emissão de cor branca, variando-se as quantidades relativas de Tm, Tb e Eu da mistura. Sabendo-se que os ligantes β-dicetonas são os responsáveis pela transferência de energia para os íons TR3+, através do efeito antena, o sistema 3, despontou como grande novidade, mostrando a construção de dispositivos eletroluminescentes baseados em complexos tetrakis(β-dicetonatos) de TR, ou seja, compostos que possuem quatro ligantes β-dicetonas coordenandos a um único íon TR. Com esse sistema conseguimos pela primeira vez uma emissão eficiente e pura das principais transições do íon Tb à temperatura ambiente. O trabalho apontou, também, que tanto a irradiação com luz UV, quanto a exposição aos agentes atmosféricos (oxigênio, água, umidade, etc.) contribuem para uma rápida degradação dos complexos orgânicos com conseqüente decaimento do desempenho dos dispositivos fabricados. Para tanto, iniciamos um estudo para investigar as causas da degradação de alguns dos compostos orgânicos utilizados na fabricação de OLEDs. Os estudos de fotoabsorção e fotoemissão realizados no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron foram fundamentais para uma maior compreensão destes efeitos. Os resultados deste estudo mostraram que as técnicas espectroscópicas empregadas neste trabalho podem ser utilizadas para se investigar a estrutura eletrônica, bem como a fotodegradação de compostos orgânicos usados na fabricação de OLEDs. Utilizando a espectroscopia de fluorescência, se estudou a viabilidade de se construir um dosímetro de radiação ultravioleta portátil e de uso pessoal usando um OLED cuja eletroluminescência é sensível à radiação UV. / [en] In this work we present the results of a study that involves the manufacture and the characterization of organic eletroluminescent devices (OLEDs) based on (beta)-diketonates Rare-Earth complexes. The investigation reported is a continuation of the research in electroluminescent devices based on rare-earth ions, started some years ago in our Group. For the production of the devices were applied several thin films deposition techniques: thermal resistive, rf-magnetronsputtering and spin-coating. The synthesis of organic compounds, as well some additional studies, were carried on through the collaboration with different brazilian research groups, which have resources and qualification in complementary areas. The organic compounds studied in this thesis have been divided in three groups, named systems. In system 1, the studied complex was Eu(bmdm)3(ttpo)2, where the organic bmdm ligand is a known UV sensitive material, frequently used in sunblockers. The OLEDs based on this complex presented intense photo- and electroluminescence with high pure color emission due to the almost atomic transitions characteristic of the Eu3+ ion. In system 2, a binuclear complex, represented by the molecular formula Eu(btfa)3 phenterpy Tb(acac)3 was studied. This complex has two rare-earth nuclei coordinated in the same molecule. The OLEDs based on this complex did not present the Tb3+ and Eu3+ characteristic transitions as expected. On the other hand, the complex gave us the possibility to develop an OLED with white color emission. Probably the major novelty of this thesis is represented by system 3. Indeed, knowing that the (beta)-diketone ligands are the main responsible for the RE3+ ions energy transference through the antenna effect, in system 3, we investigated the possibility to fabricate electroluminescent devices based on RE (beta)-diketonate tetrakis complexes, which have four coordinated (beta)- diketones ligand to an RE ion in order to enchance the energy transfer and the emission efficiency. With this system we obtained, for the first time, an efficient and pure Tb emission at room temperature.