Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-13T17:25:57Z
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2016_VilanySantanaPereira.pdf: 13638508 bytes, checksum: b0440cfddaa00b1479a57fe8b2dafe8d (MD5) / A descoberta de polímeros condutores há 40 anos abriu o caminho para a eletrônica orgânica com a promessa de novas aplicações. Desde então, uma gama considerável de dispositivos eletrônicos contendo polímeros condutores (semi) tem sido desenvolvidos, como diodos emissores de luz, dispositivos ópticos não lineares, músculos artificiais, transístores de filmes finos, dispositivos fotovoltaicos, dentre outros. Incorporando compostos orgânicos extraídos de plantas (os chamados materiais "verdes") nestes dispositivos é possível melhorar estabilidade, sustentabilidade e os custos de manufatura. Materiais verdes são processados sob atmosfera ambiente, utilizando técnicas de deposição simples como spin, dip coating ou drop casting. Mesmo os semicondutores orgânicos bem conhecidos comportam-se de maneira diferente nestas condições. Como um sistema de modelo e referência para materiais verdes, foi reinvestigada a injeção de lacunas no polímero semicondutor regiorregular poly(3- hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT). Este por sua vez, é conhecido por ser sensível aos contaminantes ambientais, como humidade, oxigênio ou solventes remanescentes. No presente trabalho, é dada especial ênfase para a compreensão da resposta elétrica dos semicondutores orgânicos sob ação de processos degradativos, que afetam tanto o filme quanto as interfaces. Para promover a injeção de carga no P3HT vários cenários de secagem foram monitorados após tratamento térmico (annealing) e envelhecimento. Comparou-se a injeção de carga através de uma interface metal-semicondutor com uma heterojunção orgânica na mesma amostra para distinguir efeitos do filme e de interfaces. Fenômenos de dopagem não intencional, presença de impurezas carregadas, degradação por armadilhas de lacunas profundas e camadas interfaciais não uniformes foram identificados através da análise cuidadosa das características de corrente-tensão, parcialmente com a ajuda de simulações numéricas que resolveram as equações diferenciais não-linear de Poisson e de deriva-difusão. Além disso, a injeção de cargas em materiais verdes como filmes plastificados com base em Buriti e óleo de Urucum revelou diferenças marcantes em relação ao material de referência P3HT, provavelmente relacionado a modificações de interface. O exemplo dado demonstra a utilidade da criação de injeção de carga em filme P3HT por casting como controle para desenvolver materiais verdes com aplicações eletrônicas. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The discovery of conducting polymers 40 years ago paved the way for organic electronics promising exciting new applications. Already a considerable range of electronic devices containing (semi) conducting polymers has been developed like light emitting diodes, non-linear optical devices, artificial muscles, thin film transistors and large area photovoltaic devices. Incorporating organic compounds extracted from plants (so called ’green’ materials) in these devices may improve stability, sustainability and manufacturing costs. Green materials are processed under ambiente atmosphere using simple deposition techniques like spin and dip coating or drop casting. Even well known organic semiconductors behave differently under these conditions. As a model system and reference for green materials, we reinvestigated the injection of holes into the regioregular semiconducting polymer poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT). P3HT is known to be sensitive to ambient dopants, like moisture, oxygen or reminiscent solvents. In the present work, special emphasis is given to understanding the electrical signature of degrading processes, which affect both the bulk and the interfaces of the organic semiconductor. To this extend the charge injection into P3HT was monitored after various drying scenarios, heat treatment (annealing) and aging. Especially fruitful proved the comparison of charge injection across a metal-semiconductor interface and an organic heterojunction in the same sample to distinguish bulk and interface effects. Unintentional doping, the presence of charged impurities, degradation by deep hole traps and non-uniform interfacial layers could be all identified by carefully analysing current-voltage characteristics, partially with the help of numerical simulations solving the coupled nonlinear Poisson and drift-diffusion differential equations. Moreover, charge injection into selected green materials like plasticised films based on Buriti and Annatto oil revealed striking differences compared to the reference material P3HT, most likely related to interface modifications. The given example proves the usefulness of establishing charge injection into casted P3HT film as control when developing green materials for electronic applications.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/21455 |
| Date | 08 July 2016 |
| Creators | Pereira, Vilany Santana |
| Contributors | Blawid, Stefan Michael |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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