En esta tesis se estudian las propiedades ópticas de semiconductores orgánicos, que pueden
usarse en diodos orgánicos de emisión de luz (OLEDs; de la expresión inglesa) y células solares
orgánicas (OSCs; de la expresión inglesa). Además se describe el estado de transferencia de
carga (estado TC) en mezclas de donador/aceptor, un estado intermedio en el proceso de
colección de cargas en OSCs. La finalidad de este trabajo es entender cómo mecanismos
diferentes influyen en los niveles energéticos de los semiconductores orgánicos y las
propiedades del estado TC.
La parte más importante de estos estudios consiste en la aplicación de alta presión hidrostática
para observar los efectos de distancias intermoleculares menores sobre los niveles energéticos
de polímeros conjugados y sobre las propiedades del estado TC. Se explica el corrimiento hacia
energías menores en los espectros de fotoluminiscencia y absorción a causa de la presión
considerando cuatro parámetros: longitud de enlaces, planaridad, interacciones
intermoleculares y el ambiente dieléctrico, y se estima su contribución a dicho corrimiento.
Se investigaron las propiedades ópticas bajo presión hidrostática de películas gruesas de
poli(9,9-dioctil-fluoreno) (PFO) fabricadas mediante recubrimiento por rotación (spin-coating).
La comparación entre una película completamente amorfa y una película conteniendo una
fase adicional de conformación muy plana (fase β) nos permitió estimar los efectos de
planarización. Además, utilizando un método interferométrico, se determinó por primera vez el
valor absoluto del índice de refracción de un polímero conjugado bajo alta presión hidrostática.
Se estudiaron dos tipos diferentes de poli(3-hexil tiofeno) (P3HT) en disoluciones diluidas y en
películas finas en las cuales también se observaron los efectos de las altas presiones
hidrostáticas. En este caso se consideró especialmente el efecto de la interacción entre
cadenas poliméricas sobre las propiedades ópticas de la película fina. Se utilizaron medidas de
espectroscopía Raman para discutir la planarización de cadenas de P3HT en una película fina
bajo presión hidrostática.
Los estudios del estado TC se realizaron en películas finas fabricadas por spin-coating de
mezclas de P3HT con derivados de fullerenos. Se obtuvieron informaciones tanto sobre la
agregación y cristalización de los fullerenos en la matriz amorfa del polímero como sobre sus
efectos a las propiedades del estado TC. Se hallaron cambios en la energía y la intensidad de la
emisión del estado TC según la concentración de fullerenos y la presión hidrostática aplicada,
intentando determinar el origen del corrimiento hacia bajas energías observado y de la
eficiencia de la disociación del estado TC. / This thesis deals with the optical properties of organic semiconductors which are
used for organic light emitting diodes (OLEDs) and organic solar cells (OSCs).
This comprises also the charge transfer (CT) state in donor/acceptor blends, an
intermediate state on the way to charge collection in OSCs. The aim of this work
is to understand how different mechanisms influence the energy levels of organic
semiconductors (conjugated polymers and small molecules) and the properties of
the CT state.
The most important part in this study involved the application of high hydrostatic
pressure, which allows for the observation of the effects of smaller intermolecular
distances on the energy levels in organic semiconductors and the properties
of the CT state. We explain the observed pressure-induced red-shifts in the absorption
and photoluminescence (PL) spectra by the effect of four parameters -
bond length, planarity, intermolecular interaction and the dielectric environment
- and estimate their contribution to these shifts.
Thick spin-coated films of poly(9,9-dioctylfluorene) (PFO) were investigated
under hydrostatic pressure. The comparison between a completely amorphous
film and a film with an additional very planar conformation ( -phase) allowed us
to clearly estimate the effect of planarisation. Additionally, the absolute value of
the refractive index of a conjugated polymer film (PFO) under high hydrostatic
pressure was determined for the first time, for which we used an interferometric
method.
Two different types of poly(3-hexyl thiophene) (P3HT) were studied in dilute
solutions and in thin films both under ambient conditions and under hydrostatic
pressure. Especially, the effect of interchain interaction on the optical properties
of the thin films was discussed. Raman measurements were used to address the
issue of planarisation of the P3HT chains in thin films under hydrostatic pressure.
Studies on spin-coated thin films of blends of P3HT and fullerene derivatives
yielded information about the clustering and crystallisation of the fullerenes in
an amorphous polymer matrix and its effect on the properties of the CT state.
Changes of the CT state energy and emission intensity with fullerene concentration
and with hydrostatic pressure were investigated. The observations were used to
draw conclusions on the reason for the observed red-shifts and the efficiency of the
dissociation of the CT state.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/120178 |
| Date | 30 April 2013 |
| Creators | Schmidt, Malte |
| Contributors | Campoy Quiles, Mariano, Goñi, Alejandro, Alonso Carmona, Maria Isabel, Rodríguez Viejo, Javier, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 165 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
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