Thesis (M.S.)--Rochester Institute of Technology, 1989. / "References": leaves 20-23.

Thesis (M.App.Sc.) - Carleton University, 2007. / Includes bibliographical references (p. 77-78). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2006. / Title proper from title frame. Also available in printed format.

[pt] Este trabalho consiste no estudo de dispositivos eletroluminescentes orgânicos (OLEDs) onde as camadas emissoras de luz são oriundas dos complexos lantanídeos. A estrutura dos OLEDs fabricados é constituida a partir de uma heterojunção de três materiais orgânicos, onde o 1-(3- metilfenil)-1,2,3,4 tetrahidroquinolina-6-carboxialdeido- 1,1 -difenilhidrazona (MTCD) é utilizado como camada transportadora de buracos, o tris(8-hidroxiquinolinolato) de alumínio (III) (Alq3) como camada transportadora de elétrons e como camadas emissoras de luz são utilizados os complexos lantanídeos tipo [TR(TTA)3(TPPO)2], onde TR3+ são o Sm, Eu ou Gd. Foi estudado, também, a possibilidade de utilizar os complexos [Eu(btfa)3bipy] e [Tb(DPM)3] como materiais emissores. As camadas orgânicas foram depositadas termicamente uma após a outra sobre substratos de vidro recobertos por um filme de oxido de estanho e índio (ITO) e no final é depositado um filme de alumínio. A emissão luminosa destes OLEDs contém as transições eletrônicas dos íons de Sm3+ e Eu3+, enquanto que no caso do dispositivo fabricado com o complexo de gadolínio a emissão detectada é devida à eletrofosforescência molecular do ligante TTA. Usando uma mistura dos complexos de Sm e Eu indicada por [SmxEuy(TTA)3(TPPO)2], observamos que é possível controlar a cor da luz emitida através da variação da tensão aplicada ao dispositivo. Na caraterização elétrica encontramos que a curva j-V pode ser descrita pela relação j infinito Vm+1, que corresponde ao modelo de condução elétrica limitada por cargas aprisionadas. Para calcular o gap óptico dos materiais orgânicos foram realizadas medidas de absorção óptica enquanto que utilizando a espectroscopia de fluorescência, foi possível estudar o efeito da irradiação ultravioleta na degradação dos materiais orgânicos utilizados. Com o intuito de melhorar a injeção dos elétrons nos OLEDs, filmes de carbono amorfo (a-C:N e a- SiC:N) foram depositados por pulverização catódica assistida por radiofrequência (rf-sputtering) sobre as camadas orgânicas. A presença do filme de a-C:N incrementa efetivamente a densidade de corrente. Utilizando o modelo de bandas rígidas, é possível demonstrar que isto se deve a uma redução na altura da barreira para a injeção dos elétrons. Como resultado adicional mostramos que os filmes de carbono amorfo apresentam também o fenômeno da eletroluminescência, a temperatura ambiente e para baixos valores da tensão, que os tornam atraentes candidatos para novos dispositivos optoeletrônicos. / [en] In this work, electroluminescent organic devices (OLEDs), where the emitting layers are lanthanide complexes, have been studied. The OLEDs structure was an heterojunction with three organic materials, where the 1-(3-methylphenil)- 1,2,3,4 tetrahydroquinoline-6-carboxyaldehyde-1,1- diphenylhydrazone (MTCD) is used as the hole transporting layer, the tris 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3) as the electron transporting layer, while the lanthanide complexes [TR(TTA)3(TPPO)2], where TR3+ are Sm, Eu or Gd, were used as the emitting layers. Also, the [Eu(btfa)3bipy] and [Tb(DPM)3] complexes was analyzed for a possible emitting layer employment. The organic layers were successively deposited onto glass substrate coated with indium tin oxide film (ITO) with an Al electrode cap layer. Spectral analysis shown that the emitted light correspond to electronic transitions arising from the of Sm3+ and Eu3+ ions, while for the gadolinium complex it is found that the emission corresponds to the molecular electrophosphorescence of the TTA ligand. Using a [SmxEuy (TTA)3(TPPO)2] blend complex, it was shown that is possible to obtain a voltage-controlled emission color OLED. For the majority of the fabricated devices the electrical characterization shown that the j-V curve can be described by the j infinit Vm+1 relation, that correspond to a trapped- charge-limited (TCL) conduction model. Optical absorption measurement were performed in order to calculate the optical band gap and through the fluorescence spectroscopy the effect of ultraviolet irradiation in the degradation of the organic materials have been also studied. Finally, in order to increase the electron injection in the fabricated devices, amorphous carbon films (a-C:N and a-SiC:N), were deposited by sputtering onto organic layer, just before the Al electrode. It was found that the presence of the a-C:N layer increases the current density. This fact can be explained by using the rigid band model that shows a barrier height reduction for the electron injection when the a-C:N layer is introduced between the Alq3 and the Al. Furthermore, it was also shown that these particular amorphous carbon films present themselves the electroluminescence phenomena at room temperature and with low voltages, which opens new possibilities for their applications in novel optoelectronic devices.

[pt] Neste trabalho é apresentado o estudo de três complexos tetrakis betadicetonatos de európio: Li[Eu(dbm)(4)].(4)H(2)O, TMPip[Eu(dbm)(4)] e Morf[Eu(dbm)(4)]. Todos os compostos foram caracterizados à temperatura ambiente por diversas técnicas, tais como absorção óptica, fotoluminescência estacionária (PL) e voltametria cíclica. Já os dispositivos eletroluminescentes orgânicos (OLEDs) baseados nestes materiais e fabricados por evaporação térmica resistiva foram caracterizados eletro-opticamente. Os espectros de PL dos compostos apresentaram as linhas características de emissão das transições (5)D(0)→(7)F(0-3) do íon európio, e não exibiram bandas relativas à emissão dos ligantes. Porém, comparações entre os espectros de PL dos materiais na forma de pó e de filme fino indicaram prováveis mudanças na estrutura dos compostos TMPip[Eu(dbm)(4)] e Morf[Eu(dbm)(4)]. Uma das possibilidades é a de que a deposição térmica estaria degradando estes materiais, dando origem às espécies tris beta-dicetonato. Os OLEDs com complexos de európio atuando simultaneamente como camada emissora e transportadora de elétrons apresentaram também, em seus espectros, os picos relativos às transições do íon Eu(3+). Para aumentar a eficiência luminosa dos dispositivos foi testada uma nova configuração, acrescentando-se uma camada bloqueadora de buracos e uma transportadora de elétrons. Esta nova arquitetura aprimorou o funcionamento dos OLEDs, cuja eletroluminescência (EL) passou a ser visível a olho nu. Por outro lado, ela causou o aparecimento de uma banda larga centrada em 480nm no espectro de EL. O estudo realizado para investigar a origem desta banda mostrou que ela é proveniente da emissão da camada bloqueadora de buracos. / [en] Rare-earth complexes present extremely sharp line emission making possible to use them in organic light-emitting devices (OLEDs) technology. This dissertation reports the study of three europium tetrakis beta-diketonate complexes: Li[Eu(dbm)(4)].(4)H(2)O, TMPip[Eu(dbm)(4)] and Morf[Eu(dbm)(4)]. UV-Vis absorption, photoluminescence (PL) and cyclic voltammetry measurements were used to characterize the complexes, at room temperature. The PL spectra displayed the characteristic europium narrow bands from (5)D(0)→(7)F(0-3) transitions and exhibited red color emission, without a contribution from ligand emission. However, a comparison between thin films spectra and powder spectra suggested probable changes in the TMPip[Eu(dbm)(4)] e Morf[Eu(dbm)(4)] complexes composition. One possibility is that the thermal deposition is causing degradation, breaking the tetrakis structure into tris beta-diketonate complexes. This hypothesis was investigated using TGA technique associated with FTIR analysis of chemical species. Europium complexes based OLEDs produced by thermal evaporation and using different device configuration were characterized by electroluminescence (EL) measurements. Bilayer OLEDs fabricated with a europium complex acting simultaneously as the emissive layer and as the electron transporting layer showed the bands from Eu(3+) transitions in the EL spectra. Another configuration was used to increase the device efficiency, adding a hole-blocking layer and an electron transporting layer. This new architecture improved the OLEDs performance, enabling the electroluminescence to be visible with the naked eye. On the other hand, it caused the appearance of a wide emission band centered at 480nm. A study performed about the source of this emission band showed that it was originated by the hole-blocking layer.

Orientador: Teresa Dib Zambon Atvars / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T04:00:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Quites_FernandoJunior_D.pdf: 4476724 bytes, checksum: ad6fd1bd74a45cdc5e9333e1f66da8c0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta Tese as propriedades foto e eletroluminescentes de diferentes polímeros conjugados foram abordadas: poli[(9,9-dioctilfluoreno-2,7-diil)-alt-co-(9,9-di-{5 f-pentanil}-fluoreno-2,7-diil)] (PFP) emissor na região do azul, poli[(9,9-dihexilfluoreno-2,7-diil)-alt-co-(bitiofeno)] (F6T2) emissor na região do verde e poli[2-metóxi-5(3 f,7 f-dimetiloctilóxi)1-,4-fenilenovinileno] (MDMO-PPV) emissor na região do vermelho. Primeiramente foram preparados materiais híbridos orgânico-inorgânico baseados em PFP e siliconas (polímeros de silício). Devido à presença de grupos vinílicos laterais na cadeia do PFP, estes foram ligados quimicamente às siliconas através da reação de hidrossililação produzindo dois tipos de siliconas: uma com menor grau (PDHS-PDVS-l-PFP-X) e outra com maior (PDHSS-PDVS-h-PFP-X) grau de reticulação. As propriedades fotofísicas destes materiais híbridos foram comparadas com o polímero PFP na forma de filme e em soluçõoes de THF e de diferentes polissiloxanos usados na reação de hidrossililação. Através de medidas de fotoluminescência no estado estacionário e medidas dinâmicas verificou-se que as cadeias de PFP estão desordenadas em solução e no filme fino e nas siliconas com menor grau de reticulação (PDHS-PDVS-l-PFP-X) independente da quantidade de PFP usada. Entretanto, nas siliconas híbridas com maior grau de reticulação (PDHSS-PDVS-h-PFP-X) uma fase cristalina, conhecida como fase a, foi formada. Além disso, nestes híbridos foram observados agregados emitindo em regiões de mais baixa energia quando a quantidade de PFP foi aumentada (PDHSS-PDVS-h-PFP-X, com X = 2 e 3). Portanto, a força dirigente para a formação da fase cristalina a pode ser pensada como uma combinação de interações p -p entre a cadeia principal planar do polímero e interações hidrofóbicas dos grupos laterais no ambiente mais confinado causado pelas cadeias das siliconas com maior grau de reticulação (PDHSS-PDVS-h-PFP-X). Após o estudo detalhado das propriedades fotofísicas do PFP tanto em solução como no estado sólido, blendas poliméricas baseadas neste polímero e no copolímero F6T2 foram preparadas. As investigações fotofísicas mostraram que há uma eficiente transferência de energia do doador PFP para o receptor F6T2 nestas blendas (PFP/F6T2). A transferência de energia se dá pelos processos não radiativo (mecanismo do tipo Förster) e radiativo. Foram também preparados diodos eletroluminescentes usando as blendas poliméricas de PFP/F6T2 como camada ativa (configuração do diodo ITO/PEDOT:PSS/blenda polimérica/Ca/Al) com a intenção de produzir dispositivos poliméricos emissores de luz branca (WPLEDs). Nestes dispositivos foi observada uma transferência de energia do PFP para o F6T2 e uma eficiente recombinação de cargas sendo favorecida nos domínios do copolímero F6T2, impossibilitando a preparação de WPLEDs empregando este dois componentes na mesma camada ativa. Como a preparação de WPLEDs foi comprometida usando blendas de PFP e F6T2, devido a eficiente recombinação de cargas nos domínios do F6T2, foi proposta uma metodologia empregando dois materiais poliméricos com propriedades de emissão de luz diferentes: um composto eletroluminescente, neste caso foi usado o PFP e outro composto fotoluminescentes (para isto foi escolhido o MDMO-PPV). Nesta metodologia foi construido um diodo EL baseado no polímero PFP (ITO/PEDOT/PSS:PFP/Ca/Al) que emitiu luz azul-esverdeada. Na face oposta deste dispositivo (onde há a saída de luz, substrato de quartzo/ITO) foi colocado um filme fino (depositado sobre um substrato de quartzo) do polímero MDMO-PPV. Este filme absorve na região da eletroemissão esverdeada do PFP, ou seja, a luz emitida pelo PFP e capaz de excitar as moléculas de MDMO-PPV, e ambos os componente emitem fazendo surgir uma emissão de luz branca. A cor branca foi confirmada pela coordenada de cromaticidade CIE (x = 0.35 e y = 0.31). / Abstract: In this work the photo and electroluminescent properties of the different conjugated polymers were investigated: poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-alt-(9,9-di(pent-4-en-1-yl)fluorene-2,7-diyl)]) (PFP) blue emitter, poly [(9,9-dihexilfluoreno-2 ,7-diyl)-alt-co-(bithiophene)] (F6T2) green emitter and poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene] ( MDMO -PPV ) red emitter. Firstly, we prepared organic-inorganic hybrid materials based on silicones and PFP polymer. The presence of vinyl moieties in the side chain of PFP react with Si-H groups of the silicone by the hydrosilylation producing two types of silicones: with lower (PDHS-PDVS-l-PFP-X) and higher (PDHSS-PDVS-PFP-h-X) crosslinking degree. The photophysical properties of these hybrid materials were compared with PFP polymer in film form and in the solutions of THF and of the different polysiloxanes used in the hydrosilylation reaction. Based on the steady-state and dynamic photoluminescence data, PFP chains are disordered in solutions, in the film and in the silicones with a lower degree of crosslinking (PDHS-PDVS-l-PFP-X) independent of the amount of PFP used. Nevertheless, in the hybrids with a higher degree of crosslinking (PDHSS-PDVS-PFP-h-X) the crystalline a-phase of the polyfluorene was formed. Aggregates emitting in longer wavelengths are only formed when other crystalline phases are present in PDHSS-PDVS-h-PFP-X (X = 2 and 3) silicones. The driving force for this formation is probably a combination of p - p interaction between the planar backbone and the hydrophobic interactions of the lateral groups in the poor solvent in a more confined environment such as brittle PDHSS-PDVS-h-PFP. After detailed study of the photophysical properties of PFP both in solution and in the solid state, polymer blends based on this polymer and in the F6T2 copolymer were prepared. The photophysical investigations showed that there is an efficient energy transfer from the donor (PFP) to the acceptor (F6T2) in these blends (PFP/F6T2). The energy transfer occurs by non-radiative process (Förster-type mechanism) and radiative. Electroluminescent diodes were also studied using polymer blends of PFP/F6T2 as active layer (device configuration: ITO/PEDOT:PSS/polymer blend/Ca/Al) with the intention of produce white polymer light-emitting diodes (WPLEDs). In these diodes was also observed an efficient energy transfer from the PFP to F6T2, and the charge recombination was favored in the dominions of the F6T2 copolymer. The higher transfer energy from donor to acceptor in these diodes compromised the blue light and the withe light using this polymer in the same active layer do not produced. Thus, white-emitting electroluminescent diode was obtained with a single layer of an electro-active greenish component (PFP) and an external photoluminescent (PL) red-emitting material (MDMO-PPV), in a diode configuration of ITO/PEDOT-PPS/PFP/Ca/Al//MDMO-PPV. A thin film of this PL component was deposited onto a glass plate and mounted on the opposite face of a glass/ITO substrate. The MDMO-PPV polymer electronic absorption matches the greenish electroemission of the PFP. The white color, based on the CIE color coordinates (x = 0.35 e y = 0.31), was obtained by the red emission of the external MDMO-PPV film and the blue-greenish EL emission from the formed PFP diode. White emission was produced by adjusting the absorbance of the layer thickness and the blue-greenish component until it reached the CIE white coordinates. / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Quimica

Durante este trabalho foram sintetizados e caracterizados três derivados dialcoxilados do poli(p-fenileno-vinileno) que diferem entre si pelo tamanho de uma das cadeias laterais: o poli(2-metoxi-5-hexiloxi-p-fenileno-vinileno), MH-PPV, o poli(2-metoxi-5-dodecoxi-p-fenileno-vinileno), MD-PPV e o poli(2-metoxi-5-hexadecoxi- p-fenileno-vinileno), MHd-PPV. Esses polímeros apresentam propriedades eletroluminescentes e podem ser utilizados em dispositivos emissores de luz. A síntese consiste de três etapas: síntese do éter aromático; bisclorometilação do éter aromático, gerando o monômero; e polimerização. A maior diferença no processo de síntese foi observada na obtenção do monômero, sendo necessário um maior excesso de reagente e maiores tempos de reação para a obtenção do monômero do MD-PPV e do MHd-PPV do que para o MH-PPV. Todos os produtos foram caracterizados principalmente por espectroscopia na região do infravermelho, FTIR, e por Ressonância Magnética Nuclear de próton e carbono 13. A estrutura química dos polímeros foi confirmada por FTIR e as massas moleculares foram determinadas por Cromatografia de Exclusão por Tamanho, revelando uma alta polidispersividade e valores de massa molecular ponderal média (Mw) da ordem de 105. A análise térmica revelou valores de temperatura de transição vítrea, Tg e amolecimento, Ts, acima de 100oC, e ainda temperaturas de decomposição acima de 400oC para os três polímeros. O MHd-PPV, apresentou, além da Tg, uma transição em tomo de 50oC que pode estar relacionada à fusão das cadeias laterais. Filmes dos três polímeros preparados a partir de diferentes solventes apresentaram diferentes morfologias, observadas por Microscopia de Força Atômica, posições de máxima absorção (500-520 nm) e emissão (585-600 nrn) com pequenas variações e processos de fotodegradação com diferentes características, em função do solvente utilizado. Assim, as diferentes cadeias laterais apresentaram efeitos principalmente sobre características como temperatura de transição vítrea e morfologia dos filmes poliméricos, e, em consequência desta última, sobre o formato dos espectros de emissão e sobre o processo de degradação / In this work, three dialkoxy derivatives of poly(p-phenylenevinylene),which differs from each other by the size of the side chain, were synthesized and characterized: the poly(2-methoxy-5-hexyloxy-p-phenylenevinylene), MH-PPV, the poly(2-methoxy-5-dodecoxy-p-phenylene-vinylene), MD-PPV and the poly(2-methoxy- 5-hexadecoxi-p-phenylene-vinyleno), MHd-PPV. These polymers have electroluminescent properties and can be used in light emitting devices. The synthesis consists in three steps: synthesis of aromatic ether, bischloromethylation of the ether yielding the monomer, and polymerization. The major difference regarding the synthesis processes lies on the monomer synthesis. A larger excess of reagents and longer reaction times were necessary to obtain the MD-PPV and MHd-PPV than that used to obtain the MH-PPV. All the products of the two first steps were characterized mainly by FTIR and NMR (proton and carbon 13). The chemical structures of the polymers were confirmed by FTIR and the molar masses determined by characterized by Size Exclusion Chromatography, revealing a high polydispersity and values of mean mass molecular weight (Mw) around 105. The thermal analysis presented values of glass transition temperatures, Tg, and softening, Ts, above 100 oC, and decomposition temperatures above 400oC for the three polymers. The MHd-PPV, presented, besides the Tg, a transition in 50oC, which may be related to the melting of the side chain. Films of the three polymers prepared from different solvents presented different morphologies, as observed by Atomic Force Microsocopy, slightly different absorptions (500-520 nm) and emission (585-600 nm) maxima and different photo-degradation processes depending on the solvent used to prepare the films. Therefore, the different size of the side chain presented effects mainly on characteristics as thermal transitions and film morphologies, and, in consequence of the late, on the shape of the emission and on the degradation properties

[pt] Neste trabalho é apresentado um estudo da influência das técnicas de deposição de filmes finos nas propriedades físicas de dois sistemas moleculares orgânicos. O estudo foi realizado através da análise das características ópticas e elétricas de filmes finos e dispositivos OLEDs crescidos utilizando os sistemas orgânicos: (1) DCM2:Alq3 e (2) [Sm(tta)3(dppmo):Eu(tta)3(dppmo)]. Em ambos os casos um material é utilizado como matriz (Alq3 ou complexo de Sm3+) e outro como dopante (DCM2 ou complexo de Eu3+). A análise das propriedades físicas do sistema (1), crescido por co-deposição térmica e por spin-coating, permitiram mostrar que a resposta do sistema muda em função da técnica de deposição usada. Por exemplo, o processo de transferência de energia molecular entre a matriz (Alq3) e o dopante (DCM2) varia de uma técnica para outra, sendo menos eficiente na técnica onde o filme crescido permite obter uma separação maior entre as moléculas. O estudo também mostrou que a transferência de energia pode ser inibida por meio de um processo de fotodegradação do sistema com luz UV. A análise do sistema (2), crescido pelas técnicas de co-deposição térmica e deposição térmica de moléculas misturadas na fase sólida, mostrou que a resposta deste sistema é independente do método de deposição utilizado. Além disso, a dopagem da matriz Sm(tta)3(dppmo) com um complexo de európio que possui os mesmos ligantes orgânicos, permitiu observar uma transferência de energia intermolecular entre os dois complexos, assim como um aumento da intensidade de emissão de algumas das transições do íon Eu3+. Estes sistemas foram usados na fabricação de dispositivos orgânicos eletroluminescentes e o sistema molecular 1 como sensor de radiação UV. / [en] This dissertation reports the study of the influence of different deposition techniques on the physical properties of two molecular organic systems: (1) DCM2:Alq3 e (2) [Sm(tta)3(dppmo):Eu(tta)3(dppmo)]. The investigation was carried out by analyzing the optical and electrical characteristics of thin films and organic light-emitting devices (OLEDs) based on the two organic systems. In both systems, one of the compounds was used as the host (Alq3 and Sm-based complex) and the other as the dopant (DCM2 and Eu-based complex). Analysis of the system (1) physical properties, showed that the system response varies as a function of the used deposition technique (in this case, thermal codeposition and spin-coating). For example, the molecular energy-transfer process between the matrix (Alq3) and the dopant (DCM2) varies from one technique to the other, being less efficient in the one where the molecular separation is larger. The study also demonstrated that the energy transfer can be inhibited by means of UV photodegradation process. System (2) was grown by thermal codeposition as well as thermal deposition of molecules mixed in solid phase. In this case, the results indicated that the response of this system is independent of the deposition technique chosen. Besides, doping the Sm(tta)3(dppmo) host with an europium complex allowed to observe not only an intermolecular energytransfer between the two complexes but also an increasing in the emission intensity of some Eu3+ transitions. Both systems can be applied to UV radiation sensors’ fabrication and organic light-emitting devices.

The performance of non-fullerene acceptor (NFA)- based organic solar cells (OSC) has shown continuous increase in recent years, reaching power-conversion efficiencies up to 17% through the design and synthesis of efficient acceptor materials. Recent research is directed towards achieving higher efficiency of OSC, which is limited by the open-circuit voltage (Voc) which is lower than the Voc values achieved in inorganic or perovskites solar cells with comparable bandgaps. In this work, voltage losses in NFA based OSC were calculated by investigating charge-transfer state energy (ECT) using electroluminescence spectroscopy and sensitive external quantum efficiency in three polymer:non-fullerene bulk heterojunction solar cells. PCE10:ITIC device acquired the highest ECT with a Voc of 0.82V, and a a power conversion efficiency (PCE) of 7.91%. While PCE10:O-IDTBR obtained the highest Voc of 1.03V, a PCE of 8.02% compared to PCE10:O-IDTBCN solar cell that has a lower Voc of 0.73V with a PCE of 7.98%. Both radiative and non-radiative voltage losses were calculated. In this thesis, the high open circuit voltage of PCE10:O-IDTBR is explained by the low non-radiative voltage losses compared to PCE10:O-IDTBCN and PCE10:ITIC devices.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第22627号 / 理博第4616号 / 新制||理||1663(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)准教授 市川 温子, 教授 中家 剛, 准教授 窪 秀利 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM