Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-16T03:16:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2017 / Como semicondutores orgânicos, os cristais líquidos discóticos colunares apresentam propriedades vantajosas, entre elas, a auto-organização, a auto-cura dos defeitos estruturais, a possibilidade de alinhamento de forma controlada, levando à alta mobilidade dos portadores de carga, além da facilidade de processamento em solução. Isto torna os cristais líquidos discóticos colunares promissores na aplicação em dispositivos optoeletrônicos orgânicos. Este trabalho visa caracterizar dois materiais líquidos cristalinos discóticos colunares inéditos, derivados do centro perileno, a fim de investigar suas propriedades intrínsecas para aplicação em dispositivos optoeletrônicos. As mesofases foram caracterizadas através da calorimetria diferencial de varredura (DSC), microscopia de luz polarizada (MOLP) e difração de raios X (DRX). As propriedades ópticas foram investigadas através da espectroscopia UV-Visível e da espectroscopia de fotoluminescência. O estudo da fotoluminescência em função da temperatura mostrou a redução da emissão na mesofase discótica colunar devido à quantidade significativa de agregados, e ao aumento do processo de decaimento não radioativo. Os tempos de vida do estado excitado dos materiais puros e misturados foram medidos em solução e no estado sólido. Os níveis de energia HOMO e LUMO do composto M1 foram determinados por voltametria de pulso diferencial, e para o composto D2 os níveis de energia foram extraídos da literatura. Nas caracterizações morfológicas, obtidas por AFM, o composto M1 apresentou domínios granulares enquanto o composto D2 apresentou domínios granulares e domínios alongados com o aumento da espessura. Na análise morfológica dos CLs após três tipos de tratamento térmico, foi observado que o tratamento térmico aplicado encadeou significativamente um aumento da rugosidade, além do surgimento de ?vales? em toda a superfície do filme. Na análise dos CLs variando o solvente, o composto M1 apresentou melhor resultado morfológico usando clorofórmio como solvente, enquanto o composto D2 apresentou resultado morfológico satisfatório para os três solventes estudados. Na análise óptica e morfológica dos CLs após o tratamento térmico dos filmes para as três espessuras diferentes os compostos M1 e D2 apresentaram comportamento distinto, no entanto ambos apresentaram uma morfologia homogênea, plana e com textura suave. As medidas de mobilidade dos materiais líquidos cristalinos foram estudadas em três estruturas: ITO/PEDOT:PSS/CL/Au, para determinar a mobilidade de buracos; Al/CL/Al para determinar a mobilidade de elétrons, e ITO/PEDOT:PSS/CL/Al para determinar a mobilidade efetiva do dispositivo. As mobilidades foram mensuradas a partir da aplicação de um modelo teórico às curvas experimentais de densidade de corrente em função do potencial aplicado. / Abstract : Among the organic semiconductors, the columnar discotic liquid crystals present advantageous properties, such as, self-organization, self-healing of the structural defects, the possibility to control the alignment on surfaces, leading to the high mobility of the charge carriers, besides the ease of processing in solution. These make columnar discotic liquid crystals promising for application in organic optoelectronic devices. This work aims to characterize two new columnar discotic liquid crystalline materials derived from the perylene core and to investigate its intrinsic properties for application in optoelectronic devices. The mesophases were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), polarized light microscopy (MOLP) and X-ray diffraction (XRD). Optical properties were investigated through UV-Visible spectroscopy and photoluminescence spectroscopy. The study of photoluminescence as a function of temperature showed the reduction of the emission in the columnar mesophase due to the significant amount of aggregates and to the increase of the nonradioactive decay process. The excited state lifetimes of the pure and mixed materials were measured in solution and in the film. The HOMO and LUMO energy levels of compound M1 were determined by differential pulse voltammetry, and compound D2 energy levels were extracted from the literature. In the morphological characterization the compound M1 presented granular domains while the compound D2 presented both granular and elongated domains, as in the pure perilenes. In the morphological analysis of the LCs after three types of thermal treatment, it was shown that the applied heat treatment significantly increased the roughness, in addition to the appearance of "valleys" on the entire surface of the film. In the analysis of the CLs varying the solvent, the compound M1 presented better morphological result with the chloroform as solvent, whereas the compound D2 satisfactory presented morphological results with the three studied solvents. In the optical and morphological analysis of the CLs after another thermal treatment, in three different thicknesses, the compounds M1 and D2 presented a distinct behavior, however both presented an homogeneous, flat and smooth texture morphology. The mobility of the liquid crystalline materials were studied in three structures: ITO / PEDOT: PSS / CL / Au, to determine the mobility of holes; Al / CL / Al structure to determine electron mobility and ITO / PEDOT: PSS / CL / Al to determine the effective mobility of the device. The mobility was measured from the application of a theoretical model to the experimental curves of current density as a function of the applied potential.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/182697 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Bernardino, Simone Venturim |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Dotto, Marta Elisa Rosso, Eccher, Juliana |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 186 p.| il., gráfs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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