Este trabalho apresenta dois problemas distintos. No primeiro, obteve-se a característica da corrente em função da voltagem em um dielétrico sob radiação, supondo-se que só um portador seja móvel, que recombinação e injeção da carga móvel através de um eletrodo. Na interface eletrodo-dielétrico foi imposta a condição de densidade de carga constante. No outro problema foi feita uma generalização do problema transiente clássico estudado por Many e Rakavy, usando a mesma condição anterior de densidade de carga constante no eletrodo injetor. Obteve-se soluções analíticas durante o 1º tempo de trânsito e de desenvolveu soluções por computador até o 3º tempo de trânsito. As oscilações amortecidas da corrente em torno do valor estacionário, também merece alguma atenção / Two distinct problems are treated here. In the first one, the relation between current and voltage in a dielectric under radiation is obtained, assuming only carrier to be mobile, recombination and injection of the mobile charge from the electrode. We have chosen for this last boundary condition a constant charge density at the electrode-dielectric interface. The second problem treated is a generalization of the classic transcient problem studied by Many-Rakavy, using the constant charge density boundary condition. Analytic solutions were obtained during the first transit time and computed ones for larger times. Some attention was given to the damped current oscillations approaching the steady state value

A presente tese de doutorado apresenta um estudo comparativo das características elétricas de dispositivos emissores de luz poliméricos (PLEDs) confeccionados com óxido de índio dopado com zinco (IZO) como eletrodo transparente alternativamente ao ITO comumente usado em dispositivos poliméricos. As propriedades elétricas de filmes de IZO depositados a frio foram obtidas através da técnica de impedanciometria. Descrevemos detalhadamente todo o processo de fabricação dos dispositivos, com os respectivos eletrodos, em estrutura simples ou contendo uma camada adicional de PEDOT. Dois polímeros luminescentes foram utilizados como camada ativa em nossos dispositivos: MEH-PPV e uma blenda de derivados de Polifluoreno. Nossos resultados mostram que o IZO apresenta todas as características para substituir o ITO enquanto anodo transparente em dispositivos optoeletrônicos poliméricos. Realizamos estudos detalhados das propriedades elétricas de dispositivos fabricados com MEH-PPV e com blendas de derivados de polifluorenos, com ITO ou com IZO e com ou sem camada intermediária de PEDOT, e para isso usamos as técnicas de medida estacionária (J-V) e alternada (impedanciometria). Os resultados foram analisados à luz dos modelos de injeção de Arkhipov, para resposta estacionária, e de circuitos equivalentes e de Dyre para espectroscopia em freqüência. Ao modelo de Arkhipov, adicionamos um termo de corrente de tunelamento que melhorou o ajuste para região de campos altos. Dos ajustes teórico-experimentais obtivemos importantes parâmetros dos dispositivos. / In this thesis we presented a detailed study of polymer light-emitting diodes (PLEDs) made with IZO as transparent electrode alternative to ITO. The electrical properties of thin film of IZO were studied by impedance measurements. Measurements with devices containing an additional transport layer of PEDOT were also performed. We used two different thin polymeric films for such studies: the MEH-PPV and a blend made by two polyfluorene derivatives. We also carried out a detailed investigation of several devices, making use of two techniques: by stationary J-V and by impedance measurements. The results were analyzed by the Arkhipov model (for stationary results), and by equivalent circuits and Dyre´s model for the spectroscopic results. We introduced an additional term of tunneling effect to the Arkhipov model, which improved the theoretical fitting over the experimental results at high fields. From the fittings we obtained important parameters of the produced devices.

Este trabalho apresenta dois problemas distintos. No primeiro, obteve-se a característica da corrente em função da voltagem em um dielétrico sob radiação, supondo-se que só um portador seja móvel, que recombinação e injeção da carga móvel através de um eletrodo. Na interface eletrodo-dielétrico foi imposta a condição de densidade de carga constante. No outro problema foi feita uma generalização do problema transiente clássico estudado por Many e Rakavy, usando a mesma condição anterior de densidade de carga constante no eletrodo injetor. Obteve-se soluções analíticas durante o 1º tempo de trânsito e de desenvolveu soluções por computador até o 3º tempo de trânsito. As oscilações amortecidas da corrente em torno do valor estacionário, também merece alguma atenção / Two distinct problems are treated here. In the first one, the relation between current and voltage in a dielectric under radiation is obtained, assuming only carrier to be mobile, recombination and injection of the mobile charge from the electrode. We have chosen for this last boundary condition a constant charge density at the electrode-dielectric interface. The second problem treated is a generalization of the classic transcient problem studied by Many-Rakavy, using the constant charge density boundary condition. Analytic solutions were obtained during the first transit time and computed ones for larger times. Some attention was given to the damped current oscillations approaching the steady state value

A presente tese de doutorado apresenta um estudo comparativo das características elétricas de dispositivos emissores de luz poliméricos (PLEDs) confeccionados com óxido de índio dopado com zinco (IZO) como eletrodo transparente alternativamente ao ITO comumente usado em dispositivos poliméricos. As propriedades elétricas de filmes de IZO depositados a frio foram obtidas através da técnica de impedanciometria. Descrevemos detalhadamente todo o processo de fabricação dos dispositivos, com os respectivos eletrodos, em estrutura simples ou contendo uma camada adicional de PEDOT. Dois polímeros luminescentes foram utilizados como camada ativa em nossos dispositivos: MEH-PPV e uma blenda de derivados de Polifluoreno. Nossos resultados mostram que o IZO apresenta todas as características para substituir o ITO enquanto anodo transparente em dispositivos optoeletrônicos poliméricos. Realizamos estudos detalhados das propriedades elétricas de dispositivos fabricados com MEH-PPV e com blendas de derivados de polifluorenos, com ITO ou com IZO e com ou sem camada intermediária de PEDOT, e para isso usamos as técnicas de medida estacionária (J-V) e alternada (impedanciometria). Os resultados foram analisados à luz dos modelos de injeção de Arkhipov, para resposta estacionária, e de circuitos equivalentes e de Dyre para espectroscopia em freqüência. Ao modelo de Arkhipov, adicionamos um termo de corrente de tunelamento que melhorou o ajuste para região de campos altos. Dos ajustes teórico-experimentais obtivemos importantes parâmetros dos dispositivos. / In this thesis we presented a detailed study of polymer light-emitting diodes (PLEDs) made with IZO as transparent electrode alternative to ITO. The electrical properties of thin film of IZO were studied by impedance measurements. Measurements with devices containing an additional transport layer of PEDOT were also performed. We used two different thin polymeric films for such studies: the MEH-PPV and a blend made by two polyfluorene derivatives. We also carried out a detailed investigation of several devices, making use of two techniques: by stationary J-V and by impedance measurements. The results were analyzed by the Arkhipov model (for stationary results), and by equivalent circuits and Dyre´s model for the spectroscopic results. We introduced an additional term of tunneling effect to the Arkhipov model, which improved the theoretical fitting over the experimental results at high fields. From the fittings we obtained important parameters of the produced devices.

No presente trabalho, três tipos de fotocatalisadores híbridos nanométricos, CdS, CdS/TiO2, e CdS/TiO2/SiO2, foram preparados e utilizados em três aplicações fotoquímicas: fotodegradação macro e microscópica de um corante, fotólise da água para geração de H2 com acompanhamento via espectrometria de massas in situ e estudo de uma reação redox via microscopia de fluorescência de campo largo. As análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET) apresentaram esferas de sílica com diâmetro em torno de 300 nm e nanopartículas de CdS e TiO2 com diâmetro da ordem de 5 nm e com alta aglomeração. O recobrimento da sílica com TiO2 e CdS não foi uniforme, resultando em \"ilhas\" preferencialmente isoladas. Apesar da morfologia heterogênea, os fotocatalisadores foram eficientes na degradação da safranina O, apresentando cinética de 1ª ordem em relação à concentração do corante. No que se refere à fotólise da água, o sistema ternário (CdS/TiO2/SiO2) apresentou a maior taxa de produção de H2 (0,79 mmol h-1 g-1), o que indica maior eficiência na transferência ou injeção de carga entre CdS e TiO2, devido ao melhor contato entre os dois semicondutores na superfície das nanopartículas (NPs) de sílica. Esse sistema também foi o mais eficiente na fotorredução do corante não fluorescente resazurina no corante fluorescente resorufina, acompanhada através de medidas de intermitência de fluorescência utilizando microscopia de fluorescência de campo largo. Em geral, os sistemas após adição do corante apresentaram intermitência de fluorescência mais lenta, com maiores tempos de relaxação de off. A fotorredução do corante estabeleceu um método interessante para o mapeamento das regiões de injeção de carga CdS/TiO2, inicialmente escuras e a seguir com alta intensidade de emissão. / In the present work, three types of nanosized hybrid photocatalysts, CdS, CdS/TiO2 and CdS/TiO2/SiO2, were synthesized and used in three photochemical applications: macro and microscopic photodegradation of a dye, photolysis of water to generate H2 monitored by in situ mass spectrometry and study of a redox reaction by wide-field fluorescence microscopy. Scanning (SEM) and transmission (TEM) electronic microscopies showed quasi-monodispersed silica spheres with a diameter of about 300 nm and CdS and TiO2 nanoparticles with a diameter of approximately 5 nm highly agglomerated. The coating of the silica with CdS and TiO2 was not uniform, resulting in \"islands\" preferentially isolated. Despite the heterogeneous morphology of the photocatalysts, they were efficient in the degradation of a safranine O solution, showing kinetics of first order with respect to dye concentration. With regard to water photolysis, the ternary system (CdS/TiO2/SiO2) showed the highest rate of H2 production (0.79 mmol g-1 h-1) , which indicates more efficient charge transfer or injection between CdS and TiO2 due to better contact between the two semiconductors on the surface of the silica nanoparticles (NPs). This system also was the most efficient photocatalyst in the photorreduction of the nonfluorescent dye resazurin into the fluorescent dye resorufin, monitored by fluorescence intermittency measurements using wide-field microscopy. In general, the systems after adding the dye presented slower fluorescence intermittency, with higher times of off relaxation. The photoreduction of the dye provided an interesting method for mapping the regions of CdS/TiO2 charge injection, initially dark and then with high emission intensity.

No presente trabalho, três tipos de fotocatalisadores híbridos nanométricos, CdS, CdS/TiO2, e CdS/TiO2/SiO2, foram preparados e utilizados em três aplicações fotoquímicas: fotodegradação macro e microscópica de um corante, fotólise da água para geração de H2 com acompanhamento via espectrometria de massas in situ e estudo de uma reação redox via microscopia de fluorescência de campo largo. As análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET) apresentaram esferas de sílica com diâmetro em torno de 300 nm e nanopartículas de CdS e TiO2 com diâmetro da ordem de 5 nm e com alta aglomeração. O recobrimento da sílica com TiO2 e CdS não foi uniforme, resultando em \"ilhas\" preferencialmente isoladas. Apesar da morfologia heterogênea, os fotocatalisadores foram eficientes na degradação da safranina O, apresentando cinética de 1ª ordem em relação à concentração do corante. No que se refere à fotólise da água, o sistema ternário (CdS/TiO2/SiO2) apresentou a maior taxa de produção de H2 (0,79 mmol h-1 g-1), o que indica maior eficiência na transferência ou injeção de carga entre CdS e TiO2, devido ao melhor contato entre os dois semicondutores na superfície das nanopartículas (NPs) de sílica. Esse sistema também foi o mais eficiente na fotorredução do corante não fluorescente resazurina no corante fluorescente resorufina, acompanhada através de medidas de intermitência de fluorescência utilizando microscopia de fluorescência de campo largo. Em geral, os sistemas após adição do corante apresentaram intermitência de fluorescência mais lenta, com maiores tempos de relaxação de off. A fotorredução do corante estabeleceu um método interessante para o mapeamento das regiões de injeção de carga CdS/TiO2, inicialmente escuras e a seguir com alta intensidade de emissão. / In the present work, three types of nanosized hybrid photocatalysts, CdS, CdS/TiO2 and CdS/TiO2/SiO2, were synthesized and used in three photochemical applications: macro and microscopic photodegradation of a dye, photolysis of water to generate H2 monitored by in situ mass spectrometry and study of a redox reaction by wide-field fluorescence microscopy. Scanning (SEM) and transmission (TEM) electronic microscopies showed quasi-monodispersed silica spheres with a diameter of about 300 nm and CdS and TiO2 nanoparticles with a diameter of approximately 5 nm highly agglomerated. The coating of the silica with CdS and TiO2 was not uniform, resulting in \"islands\" preferentially isolated. Despite the heterogeneous morphology of the photocatalysts, they were efficient in the degradation of a safranine O solution, showing kinetics of first order with respect to dye concentration. With regard to water photolysis, the ternary system (CdS/TiO2/SiO2) showed the highest rate of H2 production (0.79 mmol g-1 h-1) , which indicates more efficient charge transfer or injection between CdS and TiO2 due to better contact between the two semiconductors on the surface of the silica nanoparticles (NPs). This system also was the most efficient photocatalyst in the photorreduction of the nonfluorescent dye resazurin into the fluorescent dye resorufin, monitored by fluorescence intermittency measurements using wide-field microscopy. In general, the systems after adding the dye presented slower fluorescence intermittency, with higher times of off relaxation. The photoreduction of the dye provided an interesting method for mapping the regions of CdS/TiO2 charge injection, initially dark and then with high emission intensity.