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Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 08/07/2022 Inclui referências: p. 63-66 Resumo: A presente dissertação refere-se a uma simulação computacional do processo de saltos quânticos de um éxciton de Frenkel em um material semicondutor orgânico sob a influência de uma intensidade de campo elétrico, com o objetivo de se compreender a influência de gradientes de temperatura na probabilidade de dissociação desse éxciton. A metodologia utilizada foi o desenvolvimento de um programa em linguagem computacional C++17 usando o modelo de Monte Carlo e a equação da taxa de pulos entre sítios de Miller-Abrahams. As investigações mostraram que quanto maior for a temperatura existente nesses materiais, a probabilidade de dissociação desse éxciton tenderá a zero. A pesquisa mostrou também a existência de um valor de saturação para a probabilidade de dissociação que depende da temperatura e da direção de formação do éxciton. Além disso, variações na intensidade dos gradientes de temperatura aplicados não influenciaram de forma significativa tal probabilidade, independentemente da intensidade de campo elétrico aplicada. Por fim, para intensidades de campo elétrico maiores a probabilidade de dissociação foi maior, confirmando o esperado. Abstract: The present dissertation refers to a computer simulation of the quantum hopping process of a Frenkel exciton in an organic semiconductor material under the influence of an electric field strength, with the objective of understanding the influence of temperature gradients on the probability of dissociation of this exciton. The methodology used was the development of a program wrote in C++17 computational language using the Monte Carlo model and the Miller-Abrahams hopping rate equation between sites. The investigations showed that the higher the temperature existing in these materials, the probability of dissociation of this exciton will tend to zero. The research also showed the existence of a saturation value for the dissociation probability that depends on the temperature and the direction of exciton formation. Furthermore, variations in the intensity of the applied temperature gradients did not significantly influence this probability regardless of the applied electric field strength. Finally, for higher electric field strengths, the probability of dissociation was higher, confirming what was expected.

Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 31/03/2022 Inclui referências Resumo: Neste trabalho foram realizadas simulações computacionais de uma célula solar orgânica de PSiF-DBT:C60 organizada em bicamada. Para tanto, fez-se uso do Método de Monte Carlo Cinético para incorporar todos os possíveis eventos associados aos éxcitons e as cargas livres que existem nos dispositivos fotovoltaicos. Verificou-se que a interface entre os materiais Doador/Aceitador desempenha um papel fundamental para a eficiência do dispositivo e, por isso, foi um dos parâmetros analisados ao longo do estudo destes dispositivos. Além da área interfacial, a mobilidade das cargas é o limitante para a geração de alta densidade de corrente elétrica. Em dispositivos fotovoltaicos orgânicos, há a geração de elétrons e buracos que se deslocam pelo material e dão origem à corrente. A mobilidade dos buracos é até três ordens de grandeza menor do que dos elétrons e, por isso, é a propriedade de transporte que domina sobre o dispositivo. Portanto, mapas de parâmetros foram construídos e analisados para verificar a influência que a mobilidade do buraco tem sobre os fenômenos de recombinação e dissociação. Resultados experimentais, fornecidos pelo DiNE - Grupo de Dispositivos Nanoestruturados da UFPR, foram utilizados para ajustar as curvas teóricas. Além do estudo de células solares, abordou-se a dinâmica da dissociação do éxciton na interface entre os materiais doador e aceitador. Em posse de uma teoria cinética previamente desenvolvida, o campo elétrico e desordens posicionais e energéticas foram incluídos nesse trabalho. As taxas que caracterizam os possíveis eventos na interface, bem como o quenching, foram analisadas em função do campo elétrico e do ângulo teta que orienta o vetor normal da interface em relação ao campo. Abstract: In this work computational simulations were performed of a PSiF-DBT:C60 organic solar cell organized in bilayer. For this purpose, the Kinetic Monte Carlo Method was used to incorporate all the possible events associated with the excitons and the free charges that exist in OPVs. It was found that the interface between Donor/Acceptor materials plays a key role for device efficiency and, therefore, was one of the parameters analyzed throughout the study of these devices. In addition to the interfacial area, the mobility of charges is the limiting factor for the generation of high current density. In organic photovoltaic devices, there is the generation of electrons and holes that move through the material and give rise to the current. The mobility of holes is up to three orders of magnitude smaller than that of electrons, and so is the transport property that dominates the device. Therefore, parameter maps were constructed and analyzed to verify the influence that hole mobility has on recombination and dissociation phenomena. Experimental results, supplied by DiNE - UFPR’s Group of Nanostructured Devices, were used to adjust the theoretical curves. In addition to the study of solar cells, the dynamics of dissociation of exciton at the interface between donor and acceptor materials were addressed. In possession of a previously developed kinetic theory, the electric field and positional and energetic disorders were included in this work. The rates that characterize the possible events on the interface, as well as the quenching, were analyzed according to the electric field and the angle teta that guides the normal vector of the interface in relation to the field.

Dissertação (mestrado) — Rede Nacional em Propriedade Intelectual e Transferência de Tecnologia para a Inovação, Universidade de Brasília, Centro de Apoio ao Desenvolvimento Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Propriedade Intelectual e Transferência de Tecnologia para a Inovação, 2021. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A dinâmica de sistemas eletrônicos e clássicos percorrem uma ampla gama dos estudos necessários para sistemas biológicos e nanoestruturados. A compreensão destes com postos e suas topologias se mostram fundamentais na proposição de novos produtos aplicados diretamente no cotidiano, perfazendo o caminho desde telas, células fotovol taicas, fármacos e outros milhares de produtos que ficam sobre responsabilidade da ciência de materiais e os dispositivos a esta ligados. Aqui, simulações computacionais foram realizadas sob a luz de várias metodologias clássicas, semi-clássicas e quânticas. O modelo de Holstein-Peierls é focado no entendimento do transporte de carga em sistemas cristalinos uni e bidimensionais. O modelo Su-Schrieffer-Heeger, por outro lado, é aplicado no entendimento também do transporte de carga, porém em sistemas quase-1D correspondentes a nanofitas baseados em cortes específicos em folhas de grafeno. Em ambos os casos, o transporte ocorre por meio de portadores de carga como pólarons e bipólarons. Em um tratamento clássico, outros diversos sistemas são investigados a partir de mecânica newtoniana, utilizando potenciais reativos onde a formação e quebra de ligações é possível. Esses estudos decorrem em resultados sobre as propriedades térmicas, mecânicas e termomecânicas de estruturas em uma, duas ou três dimensões, além da formação de novas geometrias estruturais em condições iniciais controladas ou, ainda, o impacto de compostos em altas velocidades. A doca gem molecular também é uma metodologia aqui utilizada para estudar o re-propósito de drogas no tratamento de doenças, tendo como estudo de caso a doença infecciosa COVID-19. Por fim, utilizando de teoria do funcional de densidade, os cálculos de primeiros princípios (mecânica quântica) são utilizados para entender a estrutura e o transporte eletrônico de sistemas e suas aplicações. Os softwares utilizados foram LAMMPS, Materials Studio, Siesta, Gaussian, VMD, SWISSDOCK, GNUplot, PLIP, CHIMERA e Avogadro, além de códigos necessários que foram implementados em Fortran e Python. Os resultados produzidos são comparáveis com outros estudos teóricos e experimentais, são conclusivos e apresentados sistematicamente ao longo deste trabalho. Electronic and classical system dynamics cover a wide range of studies necessary for biological and nanostructured systems. The understanding of these compounds and their topologies are fundamental in the proposition of new products directly applied in everyday life, ranging from screens, photovoltaic cells, pharmaceuticals, and thousands of other products that fall under the responsibility of materials science and its related devices. Here, computational simulations were performed under the light of various classical, semi-classical, and quantum methodologies. The Holstein-Peierls model is focused on understanding charge transport in one- and two-dimensional crystalline systems. The Su-Schrieffer-Heeger model, on the other hand, is applied to the understanding of charge transport as well, but in quasi-1D systems corresponding to nanoribbons based on specific cuts in graphene sheets. In both cases, the transport occurs via charge carriers such as polarons and bipolarons. In a classical treatment, other various systems are investigated from Newtonian mechanics, using reactive potentials where bond formation and bond breaking are possible. These studies yield results on the thermal, mechanical, and thermomechanical properties of structures in one, two, or three dimensions, as well as the formation of new structural geometries under controlled initial conditions, or the impact of compounds at high velocities. Molecular docking is also a methodology used here to study the repurposing of drugs in the treatment of diseases, with the infectious disease COVID-19 as a case study. Finally, using density functional theory, first-principles (quantum mechanics) calculations are used to understand the structure and electronic transport of systems and their applications. The software used was LAMMPS, Materials Studio, Siesta, Gaussian, VMD, SWISSDOCK, GNUplot, PLIP, CHIMERA, and Avogadro, as well as necessary code that was implemented in Fortran and Python. The results produced are comparable with other theoretical and experimental studies, are conclusive, and are presented systematically throughout this work.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2020. Este trabalho descreve à aplicação da técnica de modelagem de Monte Carlo Cinético (MMC) para dispositivos fotovoltaicos orgânicos OPVs(do inglês, Organic Photovoltaics). Esses dispositivos são uma nova forma de tecnologia fotovoltaica, que pode ajudar a levar a energia solar para o mercado de massa usando métodos de processamento de baixa energia, materiais baratos, leves, flexíveis, translúcidos e com fabricação sustentável. Este estudo trata de métodos de determinação da mobilidade no transporte de carga e da eficiência em células solares orgânicas. A eletrônica orgânica foi estabelecida como um dos campos mais importantes da pesquisa em tecnologia nos últimos anos, o interesse científico está sobre as propriedades ópticas e eletrônicas de novas moléculas. Embora a mobilidade dos portadores de carga seja baixa, esse estudo é de grande valia para o desenvolvimento de novas técnicas e para a melhoria da mobilidade. Na literatura existem diferentes métodos para a medição da mobilidade nesses materiais, porém o TOF (do inglês, Time of Flight)se destaca pela simplicidade e eficiência na descrição desse parâmetro. Utilizamos a molécula NITI:PBDB-T para o estudo da medida de mobilidade. A literatura existente sobre as propriedades físicas do NITI:PBDB-T nos permitiu comparar os valores de mobilidade obtidos. Em nossas simulações, para o teste do TOF, os maiores valores encontrados para a mobilidade foram de 2, 2x10- 1 cm2 /V.s para o elétron e de 4, 9x10-1 cm2 /V.s para o buraco, além de ter encontrado o valor de 1, 9x10-4 cm2 /V.s para a mobilidade do elétron concordando com a literatura. Já para as medições da IQE(do inglês, Internal Quatum Efficiency), o maior valor encontrado foi de 86,6 %, usando um tamanho do sítio de 1,0 nm. Esses valores dependem do potencial aplicado (0,86 V) , da variação da temperatura ambiente 280-310 K e do método usado na simulação (MMC). Os resultados obtidos sugerem, dentre outras conclusões, que os parâmetros mais influentes na variação da mobilidade são a taxa de salto e o tamanho do sitio. Já para a obtenção de altos valores para a IQE , os resultados revelam baixos valores para a taxa de recombinação. This work describes the application of the Monte Carlo Kinetic (MMC) modeling technique for organic photovoltaic devices OPVs. These devices are a new form of photovoltaic echnology, which can help to bring solar energy to the mass Market using low energy processing methods, cheap, light, flexible, translucent materials and with sustainable manufacturing. This study deals with methods of determining mobility in cargo transport and efficiency in organic solar cells. Organic electronics has been established as one of the most important fields of technology research in recente years, scientific interest lies in the optical and electronic properties of new molecules. Although the mobility of charge carriers is low, this study is of great value for the development of new techniques and for the improvement of mobility. In the literature there are different methods for measuring mobility in these materials, but the TOF stands out for its simplicity and efficiency in describing this parameter. We use the NITI:PBDB-T molecule for the study of mobility measurement. The existing literature on the physical properties of NITI:PBDB-T allowed us to compare the mobility values obtained. In our simulations, for the TOF test, the highest values found for mobility were 2.2x10-1 cm2 /V.s for the electron and 4.9x10-1 cm2 /V.s for the hole, besides having found the value of 1.9x10- 4 cm2 /V.s for the electron in agreement with the literature. For the IQE measurements, the highest value found was 86.6 %, using a site size of 1.0 nm. These values depend on the applied potential (0.86 V) , the ambiente temperature variation 280-310 K and the method used in the simulation (MMC). The results obtained suggest, among other conclusions, that the most influential parameters in the mobility variation are the jump rate and the site size. In order to obtain high values for the IQE , the results reveal low values for the recombination rate.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2020. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Este trabalho apresenta a aplicação do método Monte Carlo Cinético (kMC, do inglês kinetic Monte Carlo) para simular o transporte de carga em semicondutores orgânicos (SOs) que são utilizados em dispositivos fotovoltaicos (OPVs, do inglês organic photovoltaics). Os OPVs são recentes, datando de meados do século XX, e surgiram como alternativa para os dispositivos inorgânicos, como os a base de silício. O interesse nos OPVs veio de seu uso na geração de energia solar, dentre outras aplicações, utilizando materiais baratos, acessíveis, de fácil fabricação e com facilidade de se aplicar em grandes áreas, no caso das células solares orgânicas (OSCs, do inglês organic solar cells), além de serem leves, flexíveis e de menor custo ambiental. Neste trabalho alguns parâmetros importantes para os SOs são tratados, como mobilidade dos portadores de carga e eficiência quântica interna. Recentemente, a área de pesquisa de materiais orgânicos condutores e semicondutores tem recebido cada vez mais atenção, com pesquisadores do mundo todo tentando entender melhor as suas características ópticas e eletrônicas. A mobilidade de pólarons, como são chamados os portadores de carga, é um dos pontos em que os materiais orgânicos perdem para os inorgânicos em eficiência, e em nossas simulações apontamos direções que auxiliam o entendimento e melhora desse parâmetro importante. Na área experimental existem diversas técnicas de medição deste parâmetro, destacando-se a Tempo de Vôo (ToF, do inglês time of flight), que pode ser simulado, como é o caso deste trabalho. Para nossas simulações, escolhemos os materiais N2200 (aceitador) e PTzBI (doador). Em nossos testes, encontramos valores de mobilidade de 0.0005cm²/Vs para elétrons e 0.004cm²/Vs para buracos. Nossos testes, em geral, tiveram valores maiores de mobilidade, chegando a 5cm²/Vs para buracos e 1cm²/Vs para elétrons, mostrando que alguns parâmetros, como a voltagem aplicada, têm grande impacto nos valores medidos de mobilidade. Já para as simulações da eficiência quântica interna (IQE, do inglês internal quantum efficiency), nossos valores chegaram a 92% para valores baixos da taxa de recombinação de pólarons, e chegando a 24% de IQE utilizando a mesma taxa de recombinação de pólarons usado por outros autores, para um tamanho dos sítios (moléculas) de 1.5nm. Ambas, mobilidade e eficiência quântica interna, dependem de fatores como temperatura, voltagem aplicada, tamanho dos sítios da camada ativa e densidade de portadores de carga. Inferimos, dos resultados, que tamanho dos sítios da rede, voltagem e localização dos pólarons são os fatores mais influentes na mobilidade de carga, e para os valores de IQE o que mais apresentou influência foi o tamanho dos sítios da rede. This work presents the application of kinetic Monte Carlo method (kMC) for simulating the charge transport in organic semiconductors (SOs) used in photovoltaic devices (OPVs). The OPVs are recent, dating from mid of XX century, and came as an alternative for inorganic devices, such as the silicon based ones. The interest in OPVs has come from its usage in solar power generation, among other applications, using cheap, accessible materials, easy to fabricate and easily applied in large areas, regarding organic solar cells (OSCs), in addition to being light, flexible and of lower environmental cost. In this work, some important parameters for SOs are approached, such as charge carrier mobility and internal quantum efficiency. Recently, the research area for conductive and semiconductive organic materials has received increasing attention, with researchers from all over the world trying to better understand their optical and electronic characteristics. The mobility of polarons, as charge carriers are called, is one of the parameters at which organic materials lose efficiency compared to inorganic materials, and in our simulations we point out directions that help understanding and improving this important parameter. In the experimental area there are several techniques for measuring this parameter, especially Time of Flight (ToF), which may be simulated, as it is the case of this work. For our simulations, we chose the materials N2200 (acceptor) and PTzBI (donor). In our tests, we found mobility values of 0.0005cm²/Vs for electrons and 0.004cm²/Vs for holes. Our tests, in general, had higher values of mobility, reaching 5cm²/ Vs for holes and 1cm²/ Vs for electrons, showing that some parameters, such as the applied voltage, have a great impact on the measured values of mobility. For the internal quantum efficiency (IQE) simulations, our values reached 92% for low values of the polaron recombination rate, and reaching 24% IQE using the same polaron recombination rate used by other authors, for a size of the sites (molecules) of 1.5nm. Both, mobility and internal quantum efficiency, depend on factors such as temperature, applied voltage, size of active layer sites and density of charge carriers. We inferred from the results that the size of the lattice sites, voltage and polarons localization are the most influential factors in charge mobility. And for the IQE values, the most significant influence was the size of the lattice sites.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Universidade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2016. O presente estudo analisa os mecanismos que governam o transporte eletrônico em semicondutores orgânicos, aplicando-os em transistores orgânicos de efeito de campo (OFET). O semicondutor utilizado nos testes foi o pentaceno em um OFET de arquétipo “bottom-gate”. As teorias abordadas para o transporte eletrônico incluíram o acoplamento elétron-fônon, polarons, mecanismo de hopping e percolação. Realizamos a análise dos dados por meio da metodologia de Aproximação de Canal Gradual (GCA). As simulações computacionais que fizemos foram baseadas no mecanismo de condutividade por percolação desenvolvido por Vissenberg-Matters (VM) [1]. Por meio da GCA, demonstramos que o OFET estudado tem uma razão on/off de 102 a 103 para uma voltagem de -30V aplicada no dreno. Sendo que o fim do regime linear se deu logo após os -9V e o início do regime de saturação ocorreu logo após -16V. A mobilidade de cargas calculada no canal do OFET durante o regime de saturação foi de 0,42 cm2/V.s e de 0,96 cm2/V.s durante o regime linear. Pelas simulações feitas do modelo VM, obtivemos um bom ajuste ao comportamento linear do transistor operado, conseguindo explicar quantitativamente o transporte de cargas em sistemas desordenados, tais como são os vistos em materiais orgânicos. The present dissertation is focused on analizing the mechanisms that govern the electronic transport in organic semiconductors, applying these concepts in organic field-effect transistors (OFET). The chosen semiconductor was pentacene, which was the semiconducting layer in an OFET built under the “bottom-gate” archetype. The theories analised to describe the electronic transport comprise the electron-phonon coupling, polarons, hopping and percolation mechanisms. The data analysis was performed by the Gradual Channel Approximation (GCA) method. The computational simulations were based on the percolation theory for conductivity developed by Vissenberg and Matters (VM) [1]. By means of the GCA, it is shown that the analyzed OFET has an on/off ratio ranging from 102 to 103 when submitted to a voltage of -30V applied to the drain terminal. The linear regime occured until -9V and the saturation regime started after -16V. The carrier mobility in the OFET channel while operating at the saturation regime was 0.42 cm2/V.s, and 0.96 cm2/V.s while operating at the linear regime. A fine adjustment to the transistor linear regime was obtained by the VM model simulations. This approach was able to explain quantitatively the charge transport in disordered systems, such as in organic materials.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2019. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A estrutura química do pentaceno propõe ampla aplicabilidade em dispositivos eletrônicos orgânicos para moléculas do tipo Azaaceno. A fabricação de dispositivos eletrônicos a partir dos semicondutores orgânicos será motivada pelo aumento da capacidade e desempenho dos sistemas, seguido pelo custo reduzido de fabricação. Entender o mecanismo por trás do transporte de carga é fundamental para o design de materiais e dispositivos. Neste trabalho pretendemos calcular as taxas de transferência e a mobilidade de carga através do acoplamento eletrônico e da energia de reorganização entre moléculas paralelas do Tetraazapentaceno pela teoria de Marcus. A transferência de carga, hopping, é baseada na teoria de Marcus é frequentemente usado para prever mobilidades de portadores de carga em cristais orgânicos, embora seja conhecido por subestimar sistematicamente esses valores. Aqui mostramos que essa de_ciência pode estar em um aspecto fundamental das médias estatísticas quânticas, e não na própria aproximação. Utilizamos um procedimento ponderado por Boltzmann para avaliar as integrais de transferência de elétrons e buracos. O Modelo de Monte Carlo Cinético foi empregado para descrever as mobilidades de carga em um derivado de Azaaceno. Os valores estão em boa concordância com dados experimentais sugerindo que a avaliação de integrais de transferência pode ser o elo fraco em modelos de transporte em hopping. The chemical structure of pentacene proposes wide applicability in organic electronic devices for molecules of the Azaacens type. The manufacturing of electronic devices from the organic semiconductors will be motivated by the increase of the capacity and performance of the systems followed by the reduced cost of manufacture. Understanding the mechanism behind charge transport is fundamental for material and device design. In this work we aimed to calculate transfer rates and charge mobility through electronic coupling and reorganization energy between parallel molecules of Tetraazapentacene by the theory of Marcus. Charge hopping based on Marcus theory is often used to predict charge carrier mobilities in organic crystals, although it is known to systematically underestimate the values. Here we show that this deficiency may lie on a fundamental aspect of quantum statistical averages, rather than on the approximation itself. Under adequate Boltzmann weighing procedure used to evaluate electron and hole transfer integrals, a kinetic Monte Carlo model is employed to describe mobilities in an Azaacene derivative. The values are in good agreement with experimental data suggesting that the evaluation of transfer integrals may be the weak link in hopping transport models.

Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 29/01/2019 Inclui referências: p.128-143 Resumo: O interesse pelo desenvolvimento de novos tipos de semicondutores orgânicos para aplicação em OSCs (do inglês "organic solar cells") vem crescendo a cada dia. Descobertas recentes nesta área estão levando a um aumento considerável da eficiência de conversão de potência das OSCs. Diante da diversidade dos semicondutores orgânicos, e das diferentes características entre cada um desses materiais, o uso de métodos de química teórica para simulação da estrutura eletrônica torna-se uma ferramenta cada vez mais útil. Através das simulações é possível fornecer bases para compreensão da física dos materiais em escala macroscópica. Estudamos primeiramente os efeitos do solvente aditivo DIO (1,8 diiodo-octano), que é misturado ao solvente principal clorobenzeno, para produção de filmes finos do copolímero doador de elétrons F8T2 (poli[9,9'-dioctil-fluoreno-cotiofeno]), utilizado na camada ativa de OSCs. O mero de F8T2 é composto por uma unidade de dioctilfluoreno (F8) ligada a uma unidade de bitiofeno (T2). Para estudar mudanças conformacionais desse copolímero simulamos alguns oligômeros representativos que se diferenciam pela conformação do bitiofeno anti ou syn. A conformação anti com os átomos de enxofre dos tiofenos em lados opostos apresenta energia um pouco menor que a conformação syn com os átomos de enxofre do mesmo lado. As simulações dos oligômeros mostraram que, a conformação syn do bitiofeno propicia maior planaridade da cadeia e gap de energia menor que a conformação anti, o que pode favorecer o transporte de cargas e desvia o espectro de absorção do material para o vermelho. Esses resultados são interessantes para aplicações em OSCs. Os resultados também indicaram que a proporção de meros do copolímero F8T2 na conformação syn com relação a conformação anti pode estar aumentando devido ao uso do DIO. Nossos resultados foram fundamentados em cálculos TD-DFT (do inglês "Time Dependent Density Functional Theory") que fornecem a força do oscilador das principais transições eletrônicas dos oligômeros e podem ser relacionadas com o espectro de absorção luminosa experimental. Outro resultado que fundamentou nossas conclusões foi a diminuição da barreira de energia da transição conformacional do bitiofeno influenciada pelo DIO. Nós também realizamos a simulação de moléculas e copolímeros em bloco baseados em dioctilfluoreno e tiofeno, em que variamos a fração relativa entre as unidades químicas. Em especial obtivemos um claro efeito ímpar-par do momento de dipolo elétrico em função do número de tiofenos (T) ou de bitiofenos na conformação syn (T2-syn). Os resultados mostraram que, para n ímpar obtêm-se maiores valores de momento de dipolo elétrico no estado fundamental (pg), no estado excitado (jie) e também maior diferença entre eles Apge = \pg - p e\. Discute-se na literatura que maiores valores de Apge estão relacionados com maior separação intramolecular do par elétron-buraco (éxciton), e isso facilita a dissociação do éxciton. Através do cálculo da energia de ligação do éxciton (Eb), obtido através da diferença de energia entre o estado ionizado e o estado excitado, confirmamos que maiores valores de Apge estão relacionados com menores valores de Eb. Também estudamos os efeitos relacionados a substituição de alguns átomos de hidrogênio por átomos de flúor na estrutura química de três copolímeros doadores de elétrons e uma molécula aceitadora de elétrons. Os resultados mostraram que, a introdução do flúor altera consideravelmente a distribuição de cargas dos materiais, fazendo com que ocorra uma diminuição de Eb. Também investigamos as mudanças nas propriedades de transporte de carga dos materiais utilizando a relação de Einstein e a teoria semi-clássica de Marcus/Hush. Constatamos que os materiais com flúor apresentam maior mobilidade de cargas devido a menor energia de reorganização intramolecular e principalmente ao maior acoplamento eletrônico intermolecular. Por fim realizamos um estudo comparativo entre moléculas aceitadoras de elétrons derivadas de fulerenos FAs (do inglês "Fullerene Acceptors") e não derivadas de fulereno NFAs (do inglês "Non-Fullerene Acceptors"). Vimos que os valores de Eb dos NFAs são consideravelmente menores que dos FAs. Esse resultado foi relacionado com as diferenças estruturais entre as moléculas e os valores de constante dielétrica. Outro resultado obtido foi que o acoplamento eletrônico intermolecular entre moléculas linearmente empilhadas, que propicia a surgimento de bandas de energia, pode influenciar para diminuição de Eb. Isso ocorre pois o éxciton possui energia situada entre os orbitais moleculares de fonteira, e o alargamento desses níveis de fronteira, devido ao acoplamento eletrônico intermolecular, facilita a dissociação do éxciton. Palavras chave: Semicondutores orgânicos, Células solares orgânicas, Estrutura eletrônica, Teoria do Funcional da Densidade (DFT), Energia de ligação do éxciton, Polímeros conjugados, Fulerenos, Aceitadores não fulerenos. Abstract: The interest in the development of new types of organic semiconductors for application in organic solar cells (OSCs) is growing every day. Recent discoveries in this area are leading to a considerable increase in power conversion efficiency of OSCs. Given the diversity of organic semiconductors, and the different characteristics of each of these materials, the use of theoretical chemistry methods to simulate the electronic structure becomes an increasingly useful tool. Through the simulations it is possible to provide a basis for understanding the physics of materials on a macroscopic scale. We first studied the effects of the additive solvent DIO (1,8-diiodooctane), which is mixed with the main solvent chlorobenzene, for the production of thin films of the electron donor copolymer F8T2 poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-bithiophene], used in the active layer of OSCs. The F8T2 monomer is composed of a dioctylfluorene unit (F8) attached to a bithiophene unit (T2). In order to study conformational changes of this copolymer we simulate some representative oligomers that differ by the conformation of bithiophene unity, anti or syn. The anti-conformation with the sulfur atoms of thiophenes on opposite sides presents energy somewhat smaller than the syn-conformation with the sulfur atoms on the same side. The simulation of the oligomers showed that the syn-conformation of bithiophene provides greater planarity of the chain and lower energy gap than the anti conformation, which can favor the transport of charges and generates a redshift in the absorption spectrum. These results are interesting for applications in OSCs. The results also indicated that the ratio of the F8T2 copolymer in the syn-conformation to the anticonformation may be increasing with the use of DIO. Our hypothesis was substantiated by TD-DFT (Time Dependent Density Functional Theory) calculations that provide the oscillator strength of the major electronic transitions of the oligomers and may be related to the experimental absorption spectrum. Another result that supported our hypothesis was the reduction of the energy barrier of bithiophene conformational transition influenced by DIO. We also performed the simulation of block copolymers and molecules based on dioctylfluorene and thiophene, in which we change the composition ratio between the chemical units. In particular, we obtained a clear odd-even effect of the electric dipole moment as a function of the number of thiophenes (T) or bithiophenes in the synconformation (T2-syn). For n odd, we obtain a greater ground state dipole moment (pg), a greater excited state dipole moment (pe) and greater difference between them Apge = \pg - p e\- It is argued in the literature that higher values of Apge are related to greater intramolecular separation of the electron-hole pair (exciton), and this facilitates the exciton dissociation. From the calculation of exciton binding energy (Eb), obtained through the energy difference between the ionized state and the excited state, we confirm that higher values of Apge are related to lower values of Eb. We also studied the effects related to the substitution of some hydrogen atoms for fluorine atoms in the chemical structure of three electron donor copolymers and one electron acceptor molecule. The results showed that the introduction of fluorine changes the charge density distribution, leading to a decrease of Eb. We also investigated the changes in the charge transport properties of materials using the Einstein relation and the semi-classical Marcus/Hush theory. We found that materials with fluorine atoms present higher mobility of charges due to the lower intramolecular reorganization energy and mainly to the greater intermolecular electronic coupling. Finally, we performed a comparative study between fullerene acceptors molecules (FAs) and non-fullerene acceptor molecules (NFAs). The results showed that NFAs have Eb values considerably lower than FAs. This result was related to the structural differences between the molecules and the dielectric constant values. Another result obtained was that the intermolecular electronic coupling between linearly stacked molecules, which favors the appearance of energy bands, can influence Eb reduction. This is because the exciton has energy located between the frontier molecular orbitals, and the widening of these frontier levels due to intermolecular electronic coupling facilitates the exciton dissociation. Keywords: Organic Semiconductors, Organic solar cells, Electronic structure, Density Functional Theory (DFT), Exciton binding energy, Conjugated polymers, Fullerenes, Non fullerene acceptors.

Neste trabalho, materiais não convencionais foram sintetizados, caracterizados e usados para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e spintrônicos. Um desses materiais não convenci- onais é extremamente interessante do ponto de vista de aplicações tecnológicas, é chamado de polianiliana (PAni). Os trabalhos aqui realizados com este polímero semicondutor, iniciaram-se com o processo de síntese com e sem a adição de Carbon-dots (C-dots), seguido da carac- terização, passando também por técnicas de deposição de filmes finos por spin-coating com espessura e dopagem controladas, e finalizando com o desenvolvimento de um protocolo para litografia de filmes dos PAni. Esse último processo permitiu obter fitas poliméricas condutoras com características elétricas retificadoras. O processo de síntese da polianilina foi pelo mé- todo químico convencional, exceto quando se utilizou C-dots na rota de síntese. A execução de métodos fotolitográficos realizados para obtenção das fitas de PAni foi possível devido a sua interessante propriedade de oxi-redução. Entretanto, exigiu-se um longo estudo de dosimetria e detalhamento na escolha de reagentes usados durante o processo. Com as fitas litografadas de PAni desenvolveu-se uma heterojunção de barreira Schottky com contato elétrico de alu- mínio (Al). No campo da spintrônica estudou-se, pela primeira vez, o transporte de corrente de spin numa heteroestrutura constituída por granada de ferro e ítrio (YIG)/PAni/Pt (Platina). Dessa maneira, foram realizadas medidas de bombeamento de spin (em inglês, spin pumping) por meio de experimento de ressonância ferromagnética (FMR) para estudar o transporte de corrente de spin neste polímero. Com os estudos realizados sobre esse material, foi possível mostrar de forma conclusiva que a PAni pode conduzir de modo eficiente corrente de spin. Fi- nalmente, utilizou-se o dióxido de titânio (TiO2 ) como um segundo material não convencional para o desenvolvimento de dispositivos. Para isso o TiO2 foi depositado sobre substratos de arseneto de gálio (GaAs) com baixos e altos índices de Miller usando duas técnicas de depo- sição diferentes (Pulsed laser deposition (PLD) e sputtering). Nessa etapa da tese estudou-se a influência da orientação cristalográfica dos substratos e a técnica de deposição nas proprie- dades estruturais do TiO2 . Adicionalmente, foi desenvolvida uma metodologia para dopagem dos filmes de TiO2 usando índio. Os resultados de espectroscopia Raman mostraram que os filmes de TiO2 crescidos por sputtering apresentam-se preferencialmente na fase cristalina ana- tase, seja o substrato GaAs (100) ou GaAs(311)B. No entanto se a técnica de crescimento é por PLD, a fase rutilo do TiO2 é a que predomina. Esses resultados de Raman foram confirmados por difratometria de raios X (XRD), onde verificou-se também que o processo de difusão do In por tratamento térmico, mostra-se mais eficiente na amostra de TiO2 depositada por PLD em substrato de GaAs (311). Os resultados obtidos com processos de fotolitografia são motivado- res, mostrando que o aprimoramento da técnica no sentido de litografar estruturas planares da ordem de nm em filmes de polianilina, poderá revelar novos efeitos com propriedades para j aplicação em ciência e nanotecnologia. In this work, unconventional materials were synthesized, characterized and used for the de- velopment of electronic and spintronics devices. One of these unconventional materials and extremely interesting from the point of view of technological applications is called polyanilina (PAni). The work done here with this semiconductor polymer, started with the synthesis process with and without the addition of Carbon-dots (C-dots), followed by the characterization; also passing by thin film deposition through spin-coating technique, controlling the film thickness and doping, and finishing with the development of a protocol for lithography of PAni films. By the last, a conductive polymer tape lines have been obtained with I-V characteristics of the Schottky diode showed the rectifying behaviour. The polyaniline synthesis process was car- rying out by the conventional chemical method, except when C-dots were used in the synthesis route. The execution of photolithographic methods to obtain PAni tapes lines was possible due to its interesting redox properties. However, a long and detailed dosimetry study was requi- red in the choice of the reagents used during the process. With the PAni tapes lithographed a Schottky’s barrier with aluminium (Al) electrical contact was developed. In the spintronic field, the transport of spin current was studied for the first time using an interface PAni/YIG (yttrium iron garnet (YIG)). Therefore, a ferromagnetic resonance (FMR) experiment was carried out on samples adequately prepared with PAni to study the spin current transport. The studies carried using this material, it was possible shows conclusively a new property of the PAni; the ability to conduct efficiently a spin current. Finally, titanium dioxide TiO2 was used as a second un- conventional material for development of devices. For this purpose TiO2 films were deposited on gallium arsenide (GaAs) substrates with low and high Miller indices using two different de- position techniques (Pulsed laser deposition (PLD) and sputtering). In this thesis stage were studied crystallographic orientation influences of the substrates and deposition technique on the TiO2 structural properties. The Raman spectroscopy results showed that TiO2 films grown by sputtering are preferably in anatase phase, for films grown on both the GaAs (100) and GaAs (311)B substrates. On the other hand, TiO2 films grown by PLD, the rutile phase is predo- minant. Finally, results obtained by photolithography processes are motivatcher, showing that improvement of technique in the sense to lithograph planar structures of polyaniline films in nanoscale may reveal new effects with application properties in science and nanotechnology.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2018. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A mobilidade de cargas é um dos parâmetros por trás da eficiência dos dispositivos baseados em semicondutores orgânicos. Recentemente, uma mobilidade de carga tão alta quanto 1,4 cm-1 V-1 s-1 foi observada para o cristal líquido discótico Triindol. Desde então, muitas estratégias foram tentadas para melhorar a mobilidade de carga desses sistemas. Uma das abordagens exploradas tem sido o aumento da ordem intermolecular dentro das pilhas, distanciando os núcleos aromáticos centrais e as cadeias periféricas flexíveis por ligantes como alcino ou fenil. Nosso objetivo é entender ambas a estrutura eletrônica e os fatores microscópicos que afetam as propriedades de transporte de cargas em Triidoles em função de grupos espaçadores (fenil ou alcino) conectando o núcleo central com as cadeias alquílicas externas. Para alcançar este objetivo, nós combinamos cálculos de Mecânica Quântica e métodos de Dinâmica Molecular. Em conclusão, o estudo revela que a inserção do espaçador alcino e cadeias alquílicas flexíveis externas em Triindol é uma estratégia promissora para obter alta mobilidade em fases colunares. Outra estratégia usada em nosso estudo foi a fusão entre a plataforma Triindol e o Truxeno, que combina o caráter doador do Triindol e aceitador do Truxeno, para explorar também as propriedades eletrônicas, de transporte de cargas e fotofísicas do Diazatruxeno, uma vez que já conhecemos o grande potencial do Triindol no que se re refere ao transporte de buracos e a estabilidade química e térmica presente no Truxeno. Os resultados preliminares mostraram valor de gap menor para o Diazatruxeno em comparação com o Triindol e Truxeno, energia de reorganização igual ao Triindol, entretanto demonstrou valor de integral de transferência maior. As propriedades fotofísicas concordam com os resultados experimentais encontrados para o Triindol, Truxeno e Diazatruxeno. The charges mobility is one of the parameter behind the efficiency of the devices based on organic semiconductors. Recently, a charge mobility as high as 1,4 cm-1 V-1 s-1 were observed for discotic liquid-crystalline Triindole. Since then many strategy have been tried to enhance the charge mobility of these systems. One of the approaches explored has been the enhancement of the intermolecular order within the stacks by distancing the central aromatic cores and the flexible peripherical chains with linkers such as alkyne or phenyl. Our goal is to get a deeper understanding of both the molecular electronic structure and microscopic factors affecting the charge transport properties in Triindoles as a function of the spacer group connecting the central cores with the external alkyl chains (i.e., alkyne or phenyl spacers groups). To achieve this goal, we combine Quantum Mechanical calculations and atomistic Molecular Dynamics methods. In conclusion, the study reveals that the insertion of alkynyl spacer and external flexible alkyl chains in Triindol would be a promising strategy to obtain high mobility in columnar phases. Another strategy used in our study was the fusion between the Triindol and Truxeno platform, that combines feature of the electron donor Triindol and electron acceptor Truxeno, to also explore the electronic, charge transport and photophysical properties of Diazatruxene, since we already know the great potential of Triindol in what refers to the transport of holes and the chemical and thermal stability present in the Truxeno. Preliminary results shows a smaller gap value for Diazatruxene compared to Triindol and Truxene, a reorganization energy equal to Triindol, but also indicated a larger transfer integral value. The Photophysical properties agree with the experimental results found for Triindol, Truxene and Diazatruxene.

Neste trabalho foi avaliada a fotoresposta do rubreno sob a forma cristalina em três tipos de amostras: cristal único, interface com PC60BM, e interface com dois cristais sobrepostos. Estas amostras foram submetidas a análise espetroscópica, tendo-se observado a ocorrência do fenómeno de fissão do singleto, que confirma que os excitões tripletos desempenham um papel fundamental na fotocondutividade do rubreno. Foram também feitos estudos da fotocondutividade dos fotodetetores dos três tipos de amostras, tendo-se obtido um valor médio de responsividade de 0:05 A=W nas interface rubreno/ rubreno, superior aos valores observados no rubreno isolado, e inferior aos valores observados em interfaces rubreno/PC60BM. Estes resultados sugerem um aumento da eficiência do processo de conversão fotoelétrica do rubreno isolado quando adicionada outra camada de rubreno. Tal pode indicar um aumento da e ciência do mecanismo de dissociação do excitão, não relacionado com a existência de um campo elétrico localizado, que e o caso nas interfaces dador/aceitador, mas com outras possíveis condições, ou mecanismos desconhecidos. The photoresponse of rubrene in crystalline form was studied in three different samples: single crystal, interface with PC60BM and interface with two superimposed crystals. The three samples were subjected to spectroscopy analysis, where the ocurrence of the singlet ssion phenomenon was observed, con rming that triplet excitons play a fundamental role in the photoconductivity of rubrene. The three di erent samples were also subjected to photoconductivity studies through their photodetectors, having obtained an average value of responsivity of 0:05 A=W in the rubrene/rubrene interfaces, higher than the values observed in the isolated rubrene, and lower than the ones observed in the rubrene/PC60BM interfaces. These results suggest an increase in the photoelectric conversion process e ciency of the isolated rubrene when added another rubrene layer. This can indicate an increase on the excition dissociation mechanism e ciency, that it's not related with the existence of a localized electric eld, which is the case for the donor/acceptor interfaces, but with other possible unknown conditions or mechanisms. Mestrado em Engenharia Física

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2018. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). O grande potencial dos semicondutores orgânicos para o desenvolvimento de novos dispositivos optoeletrônicos com bom compromisso entre custo/desempenho vem atraindo de forma crescente o interesse da comunidade científica. Aplicações, tais como diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs, do inglês Organic Light-Emitting Diodes) e células fotovoltaicas orgânicas (OPVs, do inglês Organic Photovoltaic), representam uma evolução tecnológica dispondo de baixo impacto ambiental, baixo custo de produção e propriedade mecânicas de grande relevância (como flexibilidade e espessura fina). O transporte de carga em semicondutores orgânicos é um importante processo na funcionalidade destes dispositivos, de forma que a estabilidade e as propriedades dinâmicas de portadores de carga nos materiais estão diretamente ligadas a performance das aplicações optoeletrônicas. Entender como ocorre e quais fatores influenciam na estabilidade e, consequentemente, na dinâmica dos portadores de carga é um desafio significativo na ciência destes materiais. Nesse sentido, cristais moleculares orgânicos, em especial oligoacenos, têm se mostrado materiais promissores no avanço da eletrônica orgânica. Semicondutores orgânicos, em seu estado puro, são isolantes e dependem de processos de dopagem para se tornarem semicondutores. A partir destes processos de dopagem, a formação de portadores de carga é induzida, sendo um dos mais comuns: o pólaron, onde a adição ou subtração de um elétron polariza localmente o cristal, deformando a rede onde ele se encontra, de modo que a carga adicional e as deformações da rede ficam acopladas. Neste trabalho, a estabilidade e dinâmica de pólarons em oligoacenos são investigadas numericamente sob influência de campo elétrico externo, anisotropia, desordem e temperatura. Sendo o objetivo principal do trabalho estudar a estabilidade e dinâmica de pólarons em cristais uni e bidimensionais de naftaleno, antraceno, pentaceno, tetraceno e rubreno. Para realização desse estudo foi utilizado um modelo semi-empírico que leva em consideração as interações intra e intermoleculares, chamado Holstein-Peierls. Os resultados obtidos sugerem, dentre outras conclusões, que o pólaron tem sua localização afetada com o aumento dos graus de anisotropia, porém não deixa de ser estável e inclusive a dinâmica ocorre, de acordo com este modelo, apenas em sistemas anisotrópicos, sob a influência de campo elétrico externo. A estabilidade também diminui com o aumento da desordem no sistema, que simula efeitos de impurezas e defeitos nos materiais. A estabilidade do portador durante a dinâmica também é substancialmente afetada com o aumento da temperatura. The great potential of organic semiconductors for the development of new optoelec- tronic devices with good compromise between cost/performance has increasingly attracted the interest of the scientific community. Applications such as organic light- emitting diodes (OLEDs) and organic photovoltaic cells (OPVs) represent a technologi- cal evolution with low environmental impact, low cost of production and mechanical properties of great relevance (like flexibility and thin thickness). lhe charge transport in organic semiconductors is an important process in the functionality of these devices, so that the stability and the dynamic properties of charge carriers in this materiais are directly linked to the devices performance. The understanding about how it occurs and what are the factors that influence the stability and consequently the dynamics of the charge carriers is a significant challenge in the study of these materiais. In this sense, organic molecular crystals, especially oligoacenes, have shown to be promising materiais in the advance of organic electronics. Organic semiconductors, in their pure State, are insulators and rely on doping processes to become semiconductors. From these doping processes, the formation of charge carriers is induced, being one of the most common: the polaron, where the addition or subtraction of an electron locally polarises the crystal, deforming the lattice where it is, so that the charge and the defor- mations of the lattice are coupled. In this work, the stability and dynamics of polarons in oligoacenes are numerically investigated under influence of externai electric field, anisotropy, disorder and temperature. The main objective of this work is to study the stability and dynamics of polarons in one- and two-dimensional crystals of naphtha- lene, anthracene, pentacene, tetracene, and rubrene. For this study, a semi-empirical approach was used that take into account the intra and intermolecular interactions, named Holstein-Peierls model. The results obtained suggest, among other conclusions, that the polaron has its localization affected depending on the anisotropy degree, but it is still stable. Moreover, it was obtained that the polaron dynamics occurs, according to this model, only in anisotropic Systems, under the influence of externai electric field. The stability also decreases with increasing disorder in the system, which simulates impurities and defects in materiais. The stability of the carrier during the dynamics is also substantially affected with increasing temperature.

Orientadora: Profª. Drª. Lucimara Stolz Roman Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 23/03/2018 Inclui referências: p.162-173 Resumo: Neste trabalho, filmes de semicondutores orgânicos processados por solventes ecológicos e halogenados são caracterizados por medidas ópticas, elétricas e morfológicas e aplicados como camada fotossensível de dispositivos fotovoltaicos orgânicos. Um solvente ecológico é apresentado para processar a heterojunção entre um polímero e uma molécula baseada em não fulerenos. Os dispositivos fotovoltaicos em estrutura de heterojunção em volume baseados em não fulereno apresentam performance fotovoltaica comparável aos dispositivos processados por solventes halogenados. Foi observado uma queda nos valores da tensão de circuito aberto nos filmes de o-MA. Essa perda de energia foi estudada levando em consideração a formação dos estados de transferência de carga (CT). Por meio das medidas espectroscópicas pode-se estimar os valores da energia dos estados CT, o qual foi responsável pela queda de energia nas células ecológicas. Com esse resultado foi possível verificar a veracidade da teoria que relaciona a tensão de circuito aberto com as propriedades de interface entre os materiais doadores e aceitadores de elétrons. Investigações da estabilidade dos dispositivos em diferentes solventes foi estudada. A maior estabilidade do dispositivo em atmosfera ambiente é diretamente relaciona ao solvente utilizado para processar a camada fotossensível. Solventes halogenados também foram avaliados no processamento da mistura de dois materiais doadores de elétrons. A utilização de mais um material doador de elétrons foi necessária para ampliar o espectro de absorção da camada ativa. A combinação entre os dois materiais resultou em um aumento da performance fotovoltaica, comparado aos materiais doadores isolados. Esse aumento da performance é relacionado às mudanças morfológicas e à interação entre os doadores de elétrons por meio da transferência de energia não radiativa. Por fim, a água como solvente foi utilizada para processar os filmes de nanopartículas. As nanopartículas baseadas na mistura de dois materiais doadores de elétrons e um material doador e um aceitador foram sintetizadas seguindo o método de miniemulsão. Dispositivos fotovoltaicos foram testados com a camada fotossensível baseada em nanopartículas. As respostas fotovoltaicas dos dispositivos foram correlacionadas com as propriedades ópticas e morfológicas dos filmes. Palavras-chave: Células Solares Orgânicas, Semicondutores Orgânicos, Solventes Ecológicos, Estados de Transferência de Carga, Aceitadores Não Fulerenos Abstract: In this study, we presented organic semiconductor films processed by eco-friendly and halogenated solvents. The films properties were investigated using optical and morphological techniques and applied as photoactive layer in organic photovoltaic device. A food-additive solvent is used to process the semiconductors heterojunction based on non-fullerene acceptor. The device performance of non-fullerene based solar-cells processed by eco-friendly solvent has power conversion efficiency comparable to the halogenated solvent. We observed an energy loss due to open circuit voltage reduction when the device is processed by green solvent. We investigated the energy loss through charge-transfer (CT) state formation. Using the highly sensitive spectroscopic technique, the CT energy were deduced. We concluded that the reduction of CT energy is one of the those responsible for the energy loss observed in ecofriendly device. We also investigated the stability of the device processed by distinct solvents. The film composed of green solvent exhibited higher air stability than the films of halogenated solvent. Other halogenated solvents were investigated in the donor-materials blend. We have included two donors in order to extend the absorption spectrum. The power conversion efficiency of solar cells based on two donor materials is higher than the device construct with isolated materials. The increase on device performance was correlated to morphological changes and to nonradiative energy transfer between the two donors. Nanoparticles based on two-donor and donor-acceptor blend have been synthesized using the miniemulsion technique. The nanoparticles were dispersed in the eco-friendliest solvent, water. We have tested the nanoparticles films as photoactive layer of photovoltaic device. The photovoltaic properties were fully described by optical and morphological properties. Keywords: Organic Solar Cells, Organic Semiconductors, Eco-Friendly Solvent, Charge Transfer State, Non Fullerene Acceptors

Agradecimentos: The authors acknowledge CAPES, CNPq (Project 483550/2013-2), and FAPESP (Project 2014/25979-2) for the financial support. We would like to thank the National Center for Research in Energy and Materials (CNPEM) and Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) Abstract: Considerable advances in the field of molecular electronics have been achieved over the recent years. One persistent challenge, however, is the exploitation of the electronic properties of molecules fully integrated into devices. Typically, the molecular electronic properties are investigated using sophisticated techniques incompatible with a practical device technology, such as the scanning tunneling microscopy. The incorporation of molecular materials in devices is not a trivial task as the typical dimensions of electrical contacts are much larger than the molecular ones. To tackle this issue, we report on hybrid capacitors using mechanically-compliant nanomembranes to encapsulate ultrathin molecular ensembles for the investigation of molecular dielectric properties. As the prototype material, copper (II) phthalocyanine (CuPc) has been chosen as information on its dielectric constant (k(CuPc)) at the molecular scale is missing. Here, hybrid nanomembrane-based capacitors containing metallic nanomembranes, insulating Al2O3 layers, and the CuPc molecular ensembles have been fabricated and evaluated. The Al2O3 is used to prevent short circuits through the capacitor plates as the molecular layer is considerably thin (< 30 nm). From the electrical measurements of devices with molecular layers of different thicknesses, the CuPc dielectric constant has been reliably determined (k(CuPc) = 4.5 +/- 0.5). These values suggest a mild contribution of the molecular orientation on the CuPc dielectric properties. The reported nanomembrane-based capacitor is a viable strategy for the dielectric characterization of ultrathin molecular ensembles integrated into a practical, real device technology COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Aberto

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Nesse trabalho são apresentados os resultados da produção e caracterização de diodos orgânicos emissores de luz sensível ao infravermelho próximo, OLEDs de conversão ascendente de energia que são conhecidos como OLEDs tipo up-converter. O desempenho da camada sensível ao infravermelho é um fator fundamental para o funcionamento do dispositivo. Neste sentido, moléculas de ftalocianinas apresentam respostas eletrônicas quando são expostas a radiação infravermelha. Na primeira parte do trabalho foram investigadas as propriedades ópticas e elétricas de filmes de ftalocianinas fabricados por evaporação térmica a vácuo. As ftalocianinas estudadas foram: ftalocianina de cobalto, ftalocianina de cobre, ftalocianina de magnésio, ftalocianina de platina e naftalocianina de estanho. Essas moléculas foram caracterizadas usando diferentes técnicas, tais como, espectroscopia de absorção UV-VIS e voltametria cíclica, espectrometria de massa, difratometria de raios-X e medidas elétricas, a fim de se obter suporte para o uso dessas moléculas como camada ativa nos dispositivos up-converters. Entre as ftalocianinas estudadas, a naftalocianina de estanho se mostrou a melhor candidata para atuar como camada sensível para a fabricação dos dispositivos. Porém, OLEDs up-converters usando naftalocianina de estanho como camada sensível ao infravermelho apresentaram baixa resposta a radiação infravermelha e baixa eficiência de conversão. Assim, para tentar solucionar esse problema, foi necessário fabricar alguns OLEDs up-converters usando uma camada de ftalocianina codepositada com fulereno como a camada sensível ao infravermelho. A codeposição consiste em uma técnica em que as moléculas de ftalocianinas e de fulereno são sublimadas simultaneamente. A partir da técnica de codeposição, é possível obter uma blenda com diferentes propriedades ópticas e elétricas. A camada codepositada apresentou uma redução significativa na mobilidade de buracos, o que levou a um aumento da eficiência de conversão do dispositivo, evidenciando o uso destes materiais para a fabricação de OLEDs sensíveis ao infravermelho para aplicações em sistemas de visão noturna. In this work the results of the production and characterization of Organic Light Emitting Diodes with near-infrared sensitive layer up-converter are presented. The infrared sensitive layer performance is a key factor for the operation of the device. Phthalocyanine molecules have an electronic response when they are exposed to the infrared radiation. In the first part of the work the optical and electrical properties of phthalocyanine films manufactured by vacuum thermal evaporation were investigated. The phthalocyanines studied were: cobalt phthalocyanine, copper phthalocyanine, magnesium phthalocyanine platinum phthalocyanine and tin naphthalocyanine. These molecules were characterized using different techniques, such as UV-VIS absorption spectroscopy and cyclic voltammetry, mass spectrometry, X-ray diffractometry and electrical measurements, in order to obtain support for the use of these molecules as active layer of up-converter devices. Among the studied phthalocyanines, tin naphthalocyanine was the best candidate to act as a sensitive layer for the manufacture of the devices. However, OLEDs up-converters using tin naphthalocyanine as an infrared sensitive layer showed low response to infrared radiation and low conversion efficiency. Thus, to solve this problem, it was necessary to manufacture OLEDs up-converters using a phthalocyanine layer co-deposited with fullerene as infrared sensitive layer. Co deposition consists of a technique in which the phthalocyanine and fullerene molecules are simultaneously sublimated. From the co-deposition technique, it is possible to obtain a blend with different optical and electrical properties. The co-deposited layer showed a significant reduction in hole mobility, which led to an increase in the conversion efficiency of the device, evidencing the use of these materials for the manufacture of infrared sensitive OLEDs for applications in night vision systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Física, Florianópolis, 2017. Os cristais líquidos colunares são semicondutores orgânicos que exibem propriedades únicas, entre elas, a auto-cura de defeitos estruturais, a capacidade de auto- organização, a alta mobilidade de portadores de carga e o fácil processamento por solução, para formação de filmes finos. A partir disto, este trabalho tem por objetivo caracterizar dois cristais líquidos colunares inéditos, um derivado do centro perileno e o outro do centro pireno, com o propósito de investigar suas propriedades para aplicação em dispositivos optoeletrônicos orgânicos. A síntese dos compostos foi realizada pelo grupo do Dr. Harald Bock do Centro de Pesquisa Paul-Pascal, CNRS, Universidade de Bordeaux na França. As mesofases dos compostos foram caracterizadas por meio das medidas de DSC (Calorimetria diferencial de varredura), MOLP (Microscopia de luz polarizada) e DRX (Difração de raios X). Os filmes finos foram depositados pela técnica de spin coating e posteriormente caracterizados opticamente (espectroscopia UV-Visível e de fluorescência) e morfologicamente (AFM). As medidas do tempo de vida do estado excitado em solução e filme foram realizadas para investigar os processos de transferência de energia entre os compostos. Em seguida, foram construídos dispositivos na estrutura de diodo para o estudo das propriedades de transporte, onde a mobilidade de elétrons e de buracos foi mensurada em estruturas distintas, através da aplicação de um modelo teórico às curvas experimentais de densidade de corrente em função do potencial aplicado (J/V). Abstract : Columnar liquid crystals are organic semiconductors that exhibit unique properties, among them self-healing structural defects, self-organizing ability, high mobility of charge carriers and easy processing per solution, for thin film formation. From this, this work aims to characterize two unpublished columnar liquid crystals, one derived from the perylene center and the other from the pyrene center, in order to investigate its properties for application in organic optoelectronic devices. The compounds were synthesized by Dr. Harald Bock from the Paul-Pascal Research Center, CNRS, University of Bordeaux, France. The mesophases of the compounds were characterized by DSC (Scanning Differential Calorimetry), MOLP (Polarized Light Microscopy) and XRD (X-ray Diffraction) measurements. The thin films were deposited by the spin coating technique and later characterized optically (UV-Visible and fluorescence spectroscopy) and morphologically (AFM). Life-time measurements of the excited state in solution and film were performed to investigate the energy transfer processes between the compounds. Next, devices were built in the diode structure for the study of transport properties, where the mobility of electrons and holes was measured in different structures through the application of a theoretical model to experimental curves of current density as a function of potential Applied (J / V).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 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.

Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Karine Klider.pdf: 4696661 bytes, checksum: 1625309038e6d64e39214301b4f96f7b (MD5) Previous issue date: 2016-07-27 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this study, we evaluated the optical and electrochemical properties of organic compounds of different types in order to analyze their potential for application active layer in photovoltaic devices. The work was divided into three parts. The first discloses the preparation and characterization of a derivative of 1,8-naphthalimide chromophore prepared from the reaction with a benzonitrile unit (also synthesized and characterized in this work). The BID-NB compound showed optical and electrochemical properties equivalent of the chromophore with optical and electrochemical band gap of 3.41 eV and 2.19 eV. Photovoltaic devices using bilayer architecture, constructed with the compound as the active layer, reached 0.9% of power conversion efficiency (PCE) and a current density at short circuit of 5.68 mA cm-2 by using the C70 fullerene as electron acceptor layer, and 1,8-diiodoocthane as additive in the solution for active layer deposition. The second part the work described the preparation of conjugated molecules (with electron donor acceptor characteristics) from the indigo dye modification by addiction of thiophene units. It was found that increasing number of thiophene units resulted in better opto-electrochemical properties. The molecule that showed the best behavior, DHT-IND, presented optical and electrochemical band gap of 1.64 and 1.45 eV respectively. Despite the low band gap value, the bulk heterojunction (BHJ) solar cell constructed with a 1: 3 mixture of DHT-IND and PC71BM as active layer, showed PCE of 0.7% and current density at short circuit of -4.59 mA cm-2. The fill factor (FF) was 26%. In the third part of this work we evaluated the photocurrent generation by the copolymer PPV/DCN-PPV formed by DCN-PPV chains attached to PPV chain. The evaluation performed as film deposited on a glass substrate containing ITO coated, which has exposed to a LED ilumination. After irradiation the copolymer generated current of A cm-2 (unstable), and -2 A cm-2 (stable). Neste trabalho foram avaliadas as propriedades ópticas e eletroquímicas de deferentes compostos orgânicos, e analisar suas potencialidades para aplicação como camada ativa em dispositivos fotovoltaicos. Dividiu-se o trabalho em três partes. A primeira revelou a preparação e caracterização de um derivado do cromóforo 1,8-naftalimida, preparado a partir da reação com uma unidade de benzonitrila previamente preparada e caracterizada. O composto 4-(2-(1,3-dioxo-1H-benzo[de]isoquinolin-2(3H)-il)etoxi)-2,5-dimetilbenzonitrila, ou BID-NB, apresentou propriedades ópticas e eletroquímicas equivalentes às do cromóforo, com band gap óptico de 3,41 eV e eletroquímico de 2,19 eV. Dispositivos fotovoltaicos de bicamada foram construídos com o composto BID-NB como camada ativa, sendo que a eficiência máxima de conversão foi de 0,9% com uma densidade de corrente de curto circuito de -5,68 mA cm-2. O dispositivo que auferiu tais resultados foi construído com o fulereno elétron-aceptor C70, e com o auxilio do aditivo 1,8-diiodooctano na deposição da camada ativa. A segunda parte do trabalho consistiu da preparação de moléculas conjugadas do tipo doador/aceptor de elétrons, a partir da modificação do corante índigo com unidades de tiofenos. Constatou-se que o aumento da quantidade de unidades de tiofenos nas moléculas favoreceu suas propriedades opto-eletroquímicas. O composto 7,14-bis(3``,4`-diexil-[2,2`:5`,2``-tertiofen]-5-il)diindolo[3,2,1-de:3`,2`,1`-il][1,5]naftiridina-6,13-diona, ou DHT-IND, foi o que apresentou os menores valores de band gap óptico e eletroquímico, nos valores de 1,64 e 1,45 eV respectivamente. O dispositivo fotovoltaico de heterojunção, construído a partir da mistura 1:3 de DHT-IND e PC71BM como camada ativa, apresentou eficiência de conversão de 0,7% e densidade de corrente de -4,59 mA cm-2. Na terceira parte deste trabalho avaliou-se geração de fotocorrente em um copolímero formado por blocos de PPV ligados a blocos de DCN-PPV (PPV/DCN-PPV). A avaliação foi efetuada na forma de filme sobre um substrato de vidro contendo ITO, o qual foi exposto a iluminação de LED. O copolímero gerou corrente de até -4 A cm-2 (instável), e de -2 A cm-2 (estável) após iluminação.

Mestrado em Engenharia Física Neste trabalho foram desenvolvidos fototransístores em substrato flexível baseados numa estrutura de dupla camada cristal único/filme fino entre o 5,6,11,12-tetrafenilnaftaleno (rubreno) e o [6,6]-fenil-C61-ácido butilato metil ester (PCBM). Foi efetuada uma caracterização optoelectrónica destes. Estes revelam baixas mobilidades 5×10-3 cm2 V-1 s-1 e uma responsividade na ordem dos 0,1 mAW-1 a 1000 W m-2. Os substratos foram investigados com recurso à microscopia eletrónica de varrimento, microscopia térmica de varrimento e a um perfilómetro ótico. Esta análise revelou várias irregularidades nos filmes de PCBM e que podem ser estendidas aos filmes inferiores. As irregularidades encontradas explicam a baixa mobilidade e as correntes de fuga, estas surgiram devido a vários problemas existentes no substrato e no sistema de medição. Phototransistors on flexible substrates were developed based on single-crystal/thin-film bilayer junctions between 5,6,11,12-tetraphenyletracene (Rubrene) and [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). The electro optical characterization revealed low mobility 5×10-3 cm2 V-1 s-1 and a responsivity on the order of 0,1 mAW-1 at 1000 W m-2. The substrates were investigated using scanning electron microscopy, scanning thermal microscopy and 3D optical profilometer. This analysis revealed several irregularities in the PCBM film that can be extended to the lower films. The irregularities explain the low mobility and the leakage currents, these arose from various problems in the substrate and in the measurement system.

Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 01/03/2016 Inclui referências : f. 76-81 Resumo: Neste trabalho, simulamos a mobilidade efetiva dos portadores de carga em dispositivos com estrutura em bicamada formada pela heterojunção entre um polímero conjugado e fulereno. Tais simulações foram realizadas usando dois modelos desenvolvidos a partir da Teoria de Corrente Limitada por Carga Espacial (SCLC) e do modelo original desenvolvido por Parmenter e Ruppel para a injeção de dois portadores de carga em isolantes. O primeiro modelo considera uma estrutura bicamada entre dois materiais semicondutores orgânicos com uma interface ideal e abrupta entre eles. O segundo modelo é desenvolvido como consequência de resultados experimentais que mostram haver uma rugosidade na interface entre as duas camadas orgânicas, onde os dois materiais se misturam formando uma camada semelhante ao caso de uma estrutura em heterojunção de volume. Ele considera então a existência de uma camada intermediária de transporte bipolar entre duas camadas com transporte unipolar de elétrons no fulereno e buracos no polímero, respectivamente. O parâmetro limitante no transporte dos portadores de cargas nos filmes orgânicos é a mobilidade de recombinação, que determina o comportamento dos dispositivos. Dois limites foram estudados com a dependência da mobilidade de recombinação: caso para o Regime de Carga Espacial quando a mobilidade de recombinação é muito alta, e o caso para o Regime de Injeção de Plasma quando a mobilidade de recombinação é muito baixa comparada com a mobilidade dos portadores majoritários em cada camada. Por fim, fizemos os ajustes teóricos usando os dois modelos, em curvas de densidade de corrente em função da tensão (J x V) para dispositivos bicamada construídos usando o polímero poly[2,7- (9,9-bis(2-ethylhexyl)-dibenzosilole)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo -2,1,3- thiadiazole] (PSiF-DBT) como camada doadora de elétrons e o fulereno C60 como camada aceitadora de elétrons. Abstract: We propose two models to simulate the charge carrier's effective mobility in organic bilayer heterojunction devices formed by a conjugated polymer and fullerene. Those models are based on the classical theory of the Space Charge Limited Current (SCLC) and on the original model develop by Parmenter and Ruppel to describe the ambipolar charge injection in insulator. The first model considers a bilayer structure formed by an ideal abrupt interface between the two organic semiconductors. Yet experimental results indicate that the roughness of the polimeric film just after the deposition of the fullerene creates a mixed intermediate layer between two materials that resembles a bulk heterojunction. The second model considers then the presence of an intermediate layer with ambipolar transport sandwiched between two layers with unipolar transport of electron in the fullerene and holes in the polymer, respectively. The key parameter to limit the charge transport in the two models is the recombination mobility. We considered then two regimes: (i) the space charge limited regime that happens when the recombination mobility is low compared with the mobility of the majority carriers in each layer and (ii) the plasma regime that happens when the recombination mobility is high compared to the mobility of the majority carriers. Finally we applied the model to fit experimental current density versus applied voltage ( J X V ) curves measured in devices using the polymer poly[2,7-(9,9-bis(2-ethylhexyl)-dibenzosilole)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo -2,1,3- thiadiazole] PSiF as donor layer and the fullerene C60 as acceptor layer.

Tese (doutorado)Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2015. O presente trabalho consiste em um estudo teórico sobre os parâmetros importantes envolvidos no transporte de carga de semicondutores orgânicos, tais como o acoplamento eletrônico e a energia de reorganização. Esses parâmetros foram investigados para uma nova classe de semicondutores orgânicos que apresentam simetria C3. Tais sistemas se apresentam como uma plataforma versátil com potencial para aplicação em eletrônica molecular. Nesta etapa, realizamos o cálculo do acoplamento eletrônico para o dímero de um dos derivados de trindole utilizando métodos Hartree-Fock (HF) e Teoria do Funcional Densidade (DFT). Confirmamos a forte dependência dos valores para o acoplamento eletrônico com relação ao método utilizado no cálculo de Química Quântica. Como parte da investigação de novos compostos orgânicos para aplicação em dispositivos de eletrônica molecular, nó examinamos as propriedades eletrônicas e ópticas de um conjunto de moléculas -conjugadas para aplicação em dispositivos de eletrônica molecular. Os sistemas estudados constituem uma série de copolímeros do tipo doador aceitador que diferem na natureza da conjugação sistemas que apresentam o tradicional caminho de conjugação linear ao longo do eixo do esqueleto conjugado, como também aqueles nos quais a conjugação entre as unidades aceitadoras e ortogonal ao eixo molecular. Diferenças significativas nas propriedades ópticas foram observadas nos sistemas conjugados ortogonalmente comparados aos polímeros mais tradicionais, onde os fragmentos doador e aceitador estão em série ao longo da direção do esqueleto conjugado. Os resultados obtidos nesta etapa de analises mostram que as propriedades eletrônicas é ópticas são muito enunciadas pela escolha dos fragmentos doador-aceitador, e estas propriedades podem ser vistas como uma função do caminho de conjugação. Al em disso, estudamos as propriedades eletrônicas e ópticas dos principais carotenóides presentes no óleo de Buriti. Os resultados mostram que o comprimento de conjugação molecular tem influência significativa no gap de energia e absorção óptica. Outro ponto discutido é a precisão dos resultados teóricos comparados aos dados experimentais. Aqui destacamos a dificuldade que os métodos de Química Quântica têm para descrever corretamente os sistemas que apresentam longas cadeias conjugadas, como o poliacetileno e a família das cianinas. In this work we present a theoretical study of the important parameters involved in charge transport of organic semiconductors, such as the electronic coupling and reorganization energy. These parameters were investigated for a new class of organic semiconductors that exhibit C3 symmetry. These systems represent a versatile platform with potential application for the molecular electronics. In this step, we perform the evaluation of the electronic coupling for a dimer of triindole derivatives using Hartree-Fock methods (HF) and Density Functional Theory (DFT). We con rmed the strong dependence of the electronic coupling values depending on the method used in the calculation. As part of the investigation of new organic compounds for application in molecular electronics devices, we theoretically examine the electronic and optical properties of a set of molecules -conjugated for application in molecular electronics devices. The studied systems constitute a series of donor-acceptor copolymers which di er in the nature of the conjugation pathway: Traditional linear conjugation having combined donor and acceptor units linked along the backbone of the conjugated axis as well as those where the combination of the acceptor units orthogonally attached to the axis of the conjugated backbone. Signi cant di erences in optical properties were observed in the orthogonally conjugated systems compared to the more traditional polymers, where donor and acceptor fragments are in series along the direction of the conjugated backbone. The results of this analysis show that the electronic and optical properties are greatly in uenced by the choice of donor-acceptor fragments, and these properties can be seen as a function of the conjugation pathway. In addition, we studied the electronic and optical properties of the major carotenoids present in Buriti oil. The results show that the molecular conjugation length has a signi cant in uence on the energy gap and optical absorption. Another discussed subject is the accuracy of the theoretical results compared to the experimental data. Here we highlight the di culty that Quantum Chemical methods have to correctly describe systems that have long conjugated chains, such as polyacetylene and cyanines.

Tese (doutorado)—University of Brasília, Institute of Physics, 2015. Desde de a descoberta das propriedades de emissão de luz atribuídas aos semicondutores orgânicos baseados em grupos fenil na década de 90, esforços consideráveis têm sido empregados no estudo de propriedades fotofísicas desses materiais. Vantagens interessantes como facilidade de síntese, flexibilidade, baixo custo de produção e vasta área de aplicação tornam os semicondutores orgânicos atrativos para a indústria de eletrônicos, particularmente quando a fabricação de uma nova tecnologia de telas é considerada. Existem várias aplicações em potencial tais como células solares orgânicas, transistores de filme–fino e diodos emissores de luz orgânicos (OLDEs). A dinâmica de recombinação entre quase–partículas, de maneira a formar espécies excitadas, tem sido identificada como um processo importante nessas aplicações. Um dos desafios relevantes na ciência e tecnologia de semicondutores orgânicos é a caracterização dos efeitos de temperatura e impureza sobre a geração e recombinação entre quase–partículas. Com isso, o entendimento de como tais efeitos desempenham o papel de alterar a dinâmica de formação de novos produtos é de fundamental importância para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos mais eficientes. Nesta tese, a dinâmica de recombinação entre quase–partículas em semicondutores orgânicos é investigada numericamente sob influência de impurezas, interações coulombianas, temperatura e campo elétrico externo. O objetivo desse trabalho é fornecer um panorama físico dos produtos e seus respectivos rendimentos resultantes da recombinação entre diferentes tipos de quase–partículas em semicondutores orgânicos, principalmente quando os efeitos mencionados acima são levados em consideração, contribuindo para a compreensão deste processo, que pode fornecer orientações para aprimorar, por exemplo, a eficiência de processos que envolvam eletroluminescência em dispositivos optoeletrônicos tais como OLEDs. Since the discovery of light emitting properties on phenyl–based organic semiconductors in the 90’s, considerable efforts have been devoted to study the photophysical applications of conjugated polymers for development of new technologies in organic optoelectronic devices. The potential advantages in terms of ease of synthesis, flexibility, low cost, and large-area capability make the organic semiconductors attractive for the electronics industry, particularly when it comes to the promising development of a new display technology. There are many potential applications such as Organic Solar Cells, Thin–Film Transistors, and Organic Light Emitting Diodes (OLEDs). The recombination dynamics between quasi–particles, in order to generate excited species, has been identified as an important process in these applications. Furthermore, the products arising from the recombination mechanism as well as their final yields, have been shown to be directly related to the devices performance. One of the significant challenges in the science and technology of organic semiconductors is the characterization of the temperature and impurity effects on the generation and recombination of quasi–particles. Thus, understanding how such effects play the role of changing the formation dynamics of new products from the recombination process is of fundamental importance to the development of more efficient optoelectronic devices. In this thesis, the recombination dynamics between quasi–particles in organic semiconductors is numerically investigated under the influence of impurities, Coulomb interactions, temperature and an external electric field. The aim of this work is to give a physical picture of the products and their yields derived from the recombination of different kinds of quasi–particles in organic semiconductors, when the above–mentioned effects are considered and contribute to the understanding of these important processes, which may provide guidance to improve, for example, the electroluminescence yields in OLEDs.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. Vários processos médicos e industriais utilizam radiação como tratamentos de materiais e pacientes. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de sistemas luminescentes versáteis, tipo absorvedor-emissor de energia, para aplicação como sensores de radiação em uma ampla faixa espectral: raios-X (Tubo de Cobre – 40 Kv, 40 mA), radiação Gama (1,33 Mev), luz azul (= 450 nm) e UV ( 300 nm). As principais características desses sistemas são: (1) a fotodegradação do poli(2-metóxi,5-etil(2-hexilóxi)p-fenilenovinileno) (MEH-PPV), atrelado a alteração de cor e da sobreposição dos espectros de absorção desse polímero com a emissão induzida pela radiação de Tungstato de Cádmio (CdWO4), e (2) a emissão de pontos quânticos – Quantum Dots (QDs) de Seleneto de Cádmio Zinco (CdZnSe) e Seleneto de Cádmio Enxofre (CdZnS) com tamanhos diferentes. Filmes, em matriz de poliestireno (PS), e soluções desses materiais foram preparados e, em seguida, as propriedades óticas dos sistemas foram investigadas por meio das técnicas de espectrofotometria de absorção no UV-Vis (ABS), fotoluminescência (PL) e diagrama de cromaticidade. Como resultado, observa-se a dependência direta da resposta dose-cor a composição química dos sistemas. Como principal resultado, observa-se que é possível adequar a combinações de materiais luminescentes para aplicação a determinada faixa de energia de radiação. Para filmes expostos a luz UV, por exemplo, observa-se resposta mais rápida com o aumento da massa de CdWO4. Já os QDs, apresentam eficiência quântica de até 80% expostos a UV, e variação da fotoemissão de 430 a 670 nm. Para filmes expostos de PS/MEH-PPV a luz azul, observa-se queda de 90% na intensidade de emissão com doses terapêuticas. Por outro lado, a resposta desse filme com CdWO4 a radiação ionizante, raios-X e gama, observa-se variação na resposta ótica com a massa de CdWO4. A partir desses resultados pode-se concluir que é possível ajustar o tempo de mudança da predominância da emissão dos materiais, e assim da cor de emissão do sistema, por meio da simples alteração da relação entre a massa dos materiais. O resultado se torna importante para o desenvolvimento de novos sensores de radiação, cuja resposta seja indicativa não apenas de dose de radiação, mas também típica de um dispositivo tipo indicador “Sim” ou “Não”, quando necessário. Neste caso, “Sim” indicaria que a dose de radiação requerida foi atingida, e “Não” que a dose de radiação foi inferior a necessária. Several medical and industrial processes employ radiation materials and patient treatments. In this context, the main goal of this work is to develop versatile luminescent systems, energy absorber-emitter type, for use as radiation sensors in a wide spectral range: X-ray (Copper Tube - 40 kV, 40 mA), radiation gamma (1.33 MeV), light blue (450 nm) and UV (300 nm). The main features of these systems are: (1) the photodegradation of poly (2-methoxy,5-ethyl(2-hexyloxy)p-phenylenevinylene) (MEH-PPV), associated to color change and the overlap of the absorption spectra of the polymer with the emission induced by radiation of Cadmium tungstate (CdWO4) and (2) the emission of selenide Cadmium Zinc (CdZnSe) and selenide of cadmium sulfur (CdZnS) Quantum Dots (QD) with different sizes. Films, in polystyrene (PS) matrix, and solutions of these materials were prepared and then the optical properties of the systems were investigated by measurements of absorption spectrophotometry in the UV-Vis (ABS), photoluminescence (PL) and chromaticity diagram. As a result, there is a direct dependency on the dose-color response with the chemical composition of the system. As the main result, we observe that it is possible to adjust the combinations of luminescent materials for application to a particular radiation energy range. For films exposed to UV light, for example, it is observed faster response with increased mass CdWO4. Since the QDs, exhibit quantum efficiency up to 80% exposed to UV and photoemission variation of 430 to 670 nm. For PS/MEH-PPV film exposed to blue light, there was decrease of 90% in emission intensity at therapeutic doses. On the other hand, the response of the CdWO4 film with ionizing radiation, X-ray and gamma, it is observed variation in optical response with the mass of CdWO4. From these results it can be concluded that it is possible to adjust the time of change on prevalence of the emission of materials, and thus the emission color of the system, by simply changing the ratio of the mass of material. The result becomes important for the development of new radiation sensors whose response is indicative not only of radiation dose, but also typical for a device type indicator "Yes" or "No" when necessary. In this case, "Yes" would indicate that the required radiation dose was reached, and "No" that the radiation dose was less than required.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. Neste trabalho, analisamos um parâmetro fundamental na descrição do transporte de carga em semicondutores orgânicos: o acoplamento eletrônico. Para isso, usamos um sistema modelo de um dímero da molécula de etileno, utilizando duas abordagens diferentes, com o intuito de verificar, qual dessas descreve mais eficientemente este parâmetro, e, assim, poder aplicar em sistemas orgânicos maiores. Realizamos todos os cálculos baseados em métodos da Química Quântica, como o Hartree-Fock e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Apresentamos um estudo, onde calculamos o acoplamento eletrônico do dímero de etileno e utilizamos diferentes funcionais e conjunto de base disponíveis no pacote computacional Gaussian'09. Além disso, utilizamos o pacote computacional Q-Chem v.4.1, com o intuito de realizar cálculos adicionais, possibilitando uma comparação dos resultados encontrados usando essas duas metodologias. Comparando as diferentes abordagens, constamos que a abordagem utilizada no software Q-Chem v.4.1 prevê os resultados mais confiáveis, bem como um custo computacional mais baixo. Este trabalho será a base de outros estudos que irão usar, por sua vez, o cálculo do acoplamento eletrônico para descrever as propriedades do transporte de carga em semicondutores orgânicos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT In this work we analyze a fundamental parameter used in the description of charge transport in organic semiconductors: the electronic coupling. To do this, we use da ethylene model and two approaches in order to check which approach can describe this parameter more eficiently, and thus be used for larger organic systems. All calculations were carried out in the framework of Quantum Chemistry, under the Hartree-Fock and Density Functional Theory (DFT) approximation. We will present a study in which we have calculated the electronic coupling for a dimer of ethylene and have used different functionals, together with base sets available in the Gaussian'09 computacional package. Besides, we used the Q-Chem v.4.1 computational package in order the carry out additional calculations allowing us to compare results using diferent methodology. Comparing the two approaches, we concluded that the Q-Chem v.4.1 approach provides more appropriate results with a lower computacional cost. This work will be the basis of other studies that will, follow using the electronic coupling as basis to describe the charge transport properties of organic semiconductors.

Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. Este trabalho tem como objetivo principal estudar as propriedades optoeletrônicas da clorofilina cúprica de sódio (SCC) comercial para aplicação em dispositivos fotovoltaicos com estruturas ITO/(PAH/SCC)n/Al e ITO/(PAH/SCC)n/Ca/Al. A motivação para a realização deste estudo é o desenvolvimento de células solares orgânicas de baixo custo à base de materiais com solubilidade em água que possam ser utilizados como fontes alternativas de energia renovável. Filmes depositados pela técnica de automontagem (LBL, do inglês layer-bylayer) e soluções de SCC em diferentes solventes foram preparadas e suas propriedades foram investigadas por meio da espectroscopia de absorção e fluorescência. Utilizou-se como camada fotoativa os filmes automontados de SCC nos dispositivos fotovoltaicos de monocamada. Os dispositivos foram, então, caracterizados eletricamente através das medidas de condutividade dc (curvas tensão-corrente) e da espectroscopia de impedância (ac) e medida de fotocondutividade persistente. A partir dos resultados e dos ajustes teóricos, foi possível analisar os processos optoeletrônicos envolvidos na conversão de energia pelo dispositivo, caracterizá-los quando a sua eficiência de conversão e obter parâmetros importantes que influenciam o desempenho dos dispositivos fotovoltaicos. In this work, sodium copper chlorophyllin (SCC) optoelectronic properties were analyzed and employed as active layer of organic photovoltaic device with ITO/(PAH/SCC)n/Al and ITO/(PAH/SCC)n/Ca/Al structures. Organic photovoltaic devices (OPVs) based on water-soluble materials could be low-cost production, chlorinated solvents free, widely practical, foldable, and flexible large area devices. The SCC film was deposited onto ITO electrode by layer-by-layer technique (LBL) which involves the sequential deposition of multilayers by immersing the substrates alternately into aqueous cationic solution of polyallylamine hydrochloride (PAH) and anionic solutions of sodium copper chlorophyllin (SCC). The absorption spectra of films and solutions were optically characterized with UV-Vis and fluorescence spectroscopies. Photovoltaic devices were characterized by the current density–voltage, impedance spectroscopy and persistent photocondutivity measurement. Experimental data were fitted by theoretical models and important parameters of devices performance were found.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2014 Nota: Prêmio UFSC de tese 2015 Os cristais líquidos (CLs) têm sido reconhecidos recentemente como promissores semicondutores para aplicações na área de eletrônica orgânica. O presente trabalho apresenta a proposta de caracterizar e investigar a potencialidade de novos materiais orgânicos com propriedades líquido-cristalinas para aplicações em dispositivos eletrônicos. Moléculas discóticas constituídas de um centro rígido aromático e cadeias laterais flexíveis vêm sendo amplamente estudada se aplicadas em dispositivos orgânicos tais como os diodos emissores de luz (OLEDs), os transistores de efeito de campo (OFETs) e os fotovoltaicos. Os CLs aliam a organização molecular dos sistemas cristalinos, necessária ao trânsito das cargas, à fluidez de um líquido, facilitando o processamento do material. Eles podem ser processados tanto a partir de solução quanto por evaporação térmica. A principal vantagem na utilização destes materiais é a possibilidade de modificar e controlar a orientação molecular através de estímulos externos, como por exemplo, pela ação de temperatura, aplicação de campos elétrico ou magnético e através de tratamentos de superfície. Com isso pode-se otimizar as suas propriedades ópticas e elétricas. Os CLs discóticos estudados neste trabalho são derivados do centro aromático perileno. Os materiais com o centro perileno vêm sendo empregados como semicondutores tipo-n e têm apresentado elevada mobilidade de carga quando aplicados em dispositivos. Neste trabalho as propriedades mesomórficas, fotofísicas, eletroquímicas e elétricas dos compostos foram investigadas. O comportamento termotrópico dos compostos foi analisado por microscopia óptica de luz polarizada(MOLP), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e difração de raio x (DRX). As propriedades fotofísicas foram investigadas através de espectroscopia UV-Vis e espectroscopia de fluorescência. A caracterização morfológica dos filmes finos produzidos pela técnica despin-coating e evaporação térmica foi realizada usando um microscópio de força atômica (AFM). Os níveis de energia LUMO dos compostos foram estimados através da técnica de voltametria cíclica. As propriedades fotofísicas em função da temperatura mostraram uma significativa supressão da fotoluminescência na mesofase colunar causada pela forte agregação molecular do empacotamento p-stacking. As propriedades elétricas foram investigadas através da deposição dos filmes em uma típica estrutura de diodo, ITO/PEDOT:PSS/CL/Ca/Al. A mobilidade de carga foi estudada através da aplicação de um modelo teórico às curvas experimentais de densidade de corrente em função da voltagem aplicada (J/V) e comparada com a mobilidade eletrônica obtida através das técnicas de tempo de voo (TOF) e Foto-CELIV. O alinhamento homeotrópico induzido por tratamento térmico para o composto com o centro perileno diimida resultou em propriedades elétricas aprimoradas, onde foi observado um ganho de quatro ordens de grandeza para a densidade de corrente e cinco ordens de grandeza para a mobilidade. O filme fino produzido pelo processo de evaporação térmica deste composto também apresentou propriedades elétricas notáveis na estrutura de diodo, sendo superior ao desempenho do filme produzido por spin-coating antes do alinhamento. A mobilidade para o filme evaporado foi medida através da estrutura de um transistor e mostrou boa concordância com a mobilidade obtida a partir do modelo aplicado às curvas J/V. A mobilidade para o filme evaporado foi superior a mobilidade encontrada para o filme spin-coating antes do alinhamento, mas inferior a mobilidade exibida pelo filme spin-coating alinhado homeotropicamente na estrutura de diodo. Os dispositivos produzidos a partir da combinação dos dois CLs, em heterojunções de bicamada e de volume, apresentaram um melhor desempenho do que os dispositivos fabricados para os compostos individualmente. Abstract: Liquid crystals (LCs) have been recently recognized as promising semiconductors for applications in the field of organic electronics. This work presents a proposal to characterize and investigate the potential application of new organic materials with liquid-crystalline properties inelectronic devices. Discotic molecules comprising a rigid aromatic core and flexible side chains have been widely studied and applied to organic devices such as light emitting diodes (OLEDs), field effect transistors (OFETs) and photovoltaics. LCs combine the molecular organization of the crystalline systems necessary to the transit of the charge and the fluidity of a liquid, facilitating processing of the material. They can be processed either from solution or by thermal evaporation. The main advantage of using these materials is the possibility of modifying and controlling the molecular orientation by external stimuli, for example, by the action of temperature, applying electric or magnetic fields and through surface treatments. Being possible to optimize their optical and electrical properties.The discotic LCs studied in this work are derivatives of the perylene aromatic core. Materials with perylene core have been used as n-type semiconductors and have shown high mobility of charge when applied to devices. In this work the mesomorphic, photophysical, electrochemical and electrical properties of the compounds were investigated. The thermotropic behavior of the compounds was analyzed by optical polarized light microscopy (MOLP), differential scanning calorimetry (DSC) and x-ray diffraction (XRD). The photophysical properties were investigated by UV-Vis and fluorescence spectroscopy. Morphological characterization of the thin films produced by the technique of spin-coating and thermal evaporation was performed using an atomic force microscope (AFM). The LUMO energy levels of the compounds were estimated using the technique of cyclic voltammetry. The photophysical properties as a function of temperature showed a significant suppression of photoluminescence in the columnar mesophase due to the molecular aggregates caused by the strong p-stacking interactions. The electrical properties were investigated by depositing the films in a typical diode structure, ITO/PEDOT:PSS/CL/Ca/Al. The charge mobility was investigated by applying a theoretical model to experimental curves of the current density as a function of applied voltage (J/V) and compared with the electron mobility obtained by the techniques of time of flight (TOF) and Photo-CELIV. The homeotropic alignment induced by annealing for the compound perylene diimide resulted in improved electrical properties, where a gain of four orders of magnitude for the current density and five orders of magnitude in the mobility was observed. The thin film produced by thermal evaporation process of this compound also showed remarkable electrical properties in a diode structure. It was superior to the performance of the film produced by spin-coating before alignment. Mobility for the evaporated film was measured in a transistor structure and showed good agreement with the mobility obtained from the model applied to curves J/V. The mobility for the evaporated film was higher than the mobility for the spin-coating before alignment, but it was lower than the mobility exhibited by the spin-coating film after annealing in a diode structure. The devices produced from the combination of the two LCs in bilayer and bulk heterojunctions showed better performance than devices manufactured for the compounds individually.

Resumo: Devido as vantagens dos materiais orgânicos, tais como baixo custo, flexibilidade e fácil processabilidade, transistores de efeito de campo que utilizam esses materiais, tem se tornado um tápico de pesquisa ativo nos Últimos anos. O desempenho dos transistores de efeito de campo organicos (OFETs) e geralmente discutido em termos da mobilidade de portadores de carga no semicondutor. Nos ultimos anos o desenvolvimento de novos semicondutores organicos e novas tecnicas de preparacão dos filmes, permitiu a obtencao de filmes organicos com alto grau de cristalinidade. Por outro lado, a geometria do dispositivo tambem afeta o desempenho. Em FETs convencionais, o comprimento do canal corresponde a distancia entre a fonte e o dreno, e na maioria dos casos, sao necessarias tecnicas de padronizacao bastante complexas de modo a se conseguir comprimentos de canal curtos. Um caminho alternativo para a construçao de FETs com comprimento de canal curto e o uso da arquitetura vertical. Nesta estrutura, o comprimento do canal pode ser controlado pela espessura da camada organica e um comprimento de canal menor do que 1 ^m pode ser conseguido facilmente. Este trabalho tem por objetivo a construcao e caracterizacão de FETs organicos em arquitetura vertical. Os dispositivos foram construídos utilizando filmes metalicos e nanotubos de carbono como eletrodo intermediário e semicondutores organicos com propriedades bem conhecidas como o fulereno C60 no canal. O alcool Polivinílico foi o material escolhido para constituir a camada isolante no dispositivo. Estes dispositivos apresentaram baixas correntes de fuga na porta, condoo necessaria para que o FET funcione efetivamente como um dispositivo de três terminais.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais In present work we correlated the energy transfer and the light polarization of emission or absorption of luminescent polymers. The correlation between the analyzed light polarization and energy transfer effects were supported by emission ellipsometry technique and Stokes´ theory to electromagnetic waves. Studying the emission of Layer-by-Layer Poly(p-phenylene vinylene)- dodecylbenzene sulfonic (PPV/DBS) films, we observed that thinner films have higher emission polarization degree with higher order. The Atomic Force Microscopy (AFM) analysis corroborate the behavior data showing the surface nanostructure. Controlling the film thickness and the results of Photoluminescence Excitation (PLE) and AFM experiments, it was possible to determine the thickness of interface polymer/substrate. Moreover, comparing the absorbance and PLE spectra we founded that the thinner films presented vertical Frank-Condon transitions. In the last case, the energy transfer probability via Förster processes decrease substatially due to the reduction of the active electronic-vibrational states. Thus, it was observed, first time, that the substrate/polymer interface region is ~40-50nm thick. Another system studied were the polymer poly(3-octhylthiophene) (P3OT). P3OT films were grown by chronocoulometry technique varying the dopant. The doping ion in a polymeric film favors polarized emission, when it was excited with linearly polarized light. In principle, films grown by electrochemistry are isotropic, however, due to the doping molecules the P3OT films provide up to ~30% of emission polarization. This fact apparently dubious is explained in terms of energy transfer, where the dopant acts as a barrier for excited carriers migration. As a result, we found that the best synthesis condition occurs at 0.1 M of supporting electrolyte concentration in the electrolytic solution; which it is in concordance of the literature. Finally, we studied the structure Acceptor-Donor (AD), poly[9,9 - octyl - 2,7 fluoreneylenevinylene - alt - 4 ,7 - (di - 2,5 - thienyl) - 2 ,1 ,3 benzothiadiazole] (LaPPS37), where energy transfer processes are fundamental important to understand the inter-and intramolecular mechanisms. It was observed that the photo-excited carriers form excitons in donor species and transfer energy to the acceptors in random directions. The percentage was evaluated the minimal of 81%. For the first time, we propose a quantify photophysical model to explain the energy transfer processes for AD structures. The information discussed in present work should be considered to develop new devices mainly due to energy transfer studies and their correlation with the polarization of the emitted light, determined by a single experiment, ellipsometry emission and the Stokes observable (or parameters). Neste trabalho foi investigado a transferência de energia em diferentes sistemas poliméricos luminescentes correlacionando-os com a polarização da luz emitida ou absorvida. A correlação entre a polarização da luz analisada e os efeitos da transferência de energia foram investigadas com o auxílio da técnica de Elipsometria de Emissão, que é baseada na determinação dos parâmetros de Stokes. Analisando a polarização da luz emitida por um filme camada por camada de poli(p-fenilenovinileno)-dodecilbenzenosulfonico (PPV/DBS), observou-se que os filmes menos espessos apresentam maior polarização na emissão, apresentando maior ordenamento molecular. E, com o auxílio de dados de microscopia de força atômica (AFM) foi observado um crescimento nanoestruturado da superfície do filme polimérico. Variando controladamente a espessura dos filmes de PPV/DBS, com o auxílio das técnicas de AFM e fotoluminescência de excitação (PLE), foi possível determinar uma região de interface, denominada polímero/substrato, onde há forte influência do substrato sobre o polímero. Através dos espectros de PLE para os filmes de menor espessura foi possível observar que as transições são do tipo Frank-Condon, isto é, para esses filmes a transferência de energia via mecanismo Förster entre os segmentos conjugados deve ser menor como consequência da menor ativação térmica dos estados eletrônicos vibracionais. Dessa forma, foi possível determinar pela primeira vez a espessura da região de interface substrato/polímero (~40-50nm). Outro sistema estudado foi o polímero Poli(3-octiltiofeno) (P3OT). Os filmes de P3OT foram crescido pela técnica eletroquímica de cronocoulometria variando o dopante. A dopagem de um íon no filme polimérico favorece a emissão polarizada quando excitado com uma luz linearmente polarizada. Em princípio, filmes crescidos por eletroquímica são isotrópicos; no entanto, devido a dopagem esses filmes podem apresentar até ~30% de polarização na emissão. Este fato, que aparentemente é dúbio, é explicado em termos da transferência de energia, onde o dopante funciona como uma barreira para os portadores excitados. Além disso, comprovamos que a melhor condição de síntese ocorre para concentração de 0,1 M do eletrólito de suporte na solução eletrolítica. Finalmente, foi estudado uma estrutura do tipo doador-aceitador (DA), o poli [9,9 octil - 2,7 fluorenoilenovinileno alt - 4 ,7 - (di - 2,5 - tienil) -2 ,1 ,3 benzotiadiazol] (LaPPS37) onde os processos de transferência de energia são de fundamental importância para entender os mecanismos inter- e intramolecular dessas novas estruturas. Foi observado que os portadores fotoexcitados formam éxcitons nas espécies doadoras e transferem sua energia para os aceitadores em direções aleatórias, onde, a transferência do doador pode chegar à 81% do total de emissão. Assim, pela primeira vez, foi proposto um modelo fotofísico quantitativo dos processos de transferência de energia para estruturas DA. As informações discutidas neste trabalho devem ser consideradas no desenvolvimento de novos dispositivos, principalmente devido aos estudos da transferência de energia e sua correlação com a polarização da luz emitida, determinado por um único experimento, elipsometria de emissão, na determinação dos observáveis (ou parâmetros) de Stokes. Doutor em Física

Mestrado em Engenharia Física Díodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) são dispositivos eletroluminescentes baseados em materiais orgânicos que inerentemente se degradam quando em funcionamento quando expostos às condições ambientais normais. Este trabalho consistiu no desenvolvimento e construção de um protótipo de um sistema de encapsulamento automatizado para os OLEDs fabricados no Departamento de Física da Universidade de Aveiro (DFUA) com o objetivo de prolongar o seu tempo de vida para fins de investigação. O principal constrangimento deste projeto foi a limitação de gastos imposta ao projeto. O sistema teria que ser construído utilizando ao máximo componentes existentes da reciclagem de equipamentos eletrónicos e informáticos fora de uso, da utilização de materiais reaproveitados e técnicas de construção de baixo custo. Outra das condições impostas foi a possibilidade de utilizar o sistema desenvolvido dentro de uma caixa de luvas com atmosfera de azoto, pelo que se pretendia que a operação do equipamento exigisse o mínimo envolvimento do operador. Tendo em conta os fatores de degradação extrínsecos, o design dos OLEDs de uma forma geral e em particular dos construídos no DFUA, e os métodos de encapsulamento existentes no mercado e possíveis de implementar com os constrangimentos referidos, desenvolveu-se e construiu-se um protótipo em conformidade. Este sistema realiza o encapsulamento por colagem e vedação lateral, utilizando uma resina epoxy apropriada, de um vidro de proteção aplicado sobre o substrato, isolando as várias camadas de construção do OLED do meio ambiente. Todo o controlo do sistema de encapsulamento é feito remotamente num software desenvolvido para o efeito. Com o sistema construído foram realizados vários ensaios para determinar os melhores parâmetros de funcionamento e otimizar as condições do encapsulamento. O protótipo desenvolvido permite encapsular diversos formatos e dimensões de OLEDs com uma intervenção mínima do operador, possuindo a precisão de posicionamento necessária para a realização do encapsulamento nas condições pretendidas. Organic light emitting diodes (OLEDs) are electroluminescent devices based on organic materials which inherently degrade when in operation when exposed to normal environmental conditions. This work consisted on the development and construction of a prototype of an automated system for encapsulating OLEDs manufactured in the Department of Physics, University of Aveiro (DFUA) in order to prolong their operating lifetime for research purposes. The main constraint of this project was the limitation imposed on the project budget. The system would have to be built maximizing the use of recycled electronic and computer out of use components and also using low cost construction techniques. Another condition was imposed on the possibility of using the system developed inside a glove box with nitrogen atmosphere, and it is intended that the operation of the equipment require minimal operator involvement. Considering the extrinsic degradation factors; the design of OLEDs in general and the ones manufactured in DFUA, in particular; and the methods of encapsulation on the market that are possible to implement with the specified constraints, a prototype was developed and built accordingly. This system performs encapsulation by lateral sealing and bonding, using a suitable epoxy resin, of a protective glass applied on the substrate, insulating layers of the OLED construction from the environment. The control of the entire encapsulation system is done remotely with specific software developed in this project for this purpose. With the system build, several tests were performed to determine the best operating parameters to optimize the conditions of encapsulation. The prototype allows to encapsulate many different shapes and dimensions of OLEDs with minimal operator intervention, having the positioning accuracy required to achieve the desired conditions of encapsulation.

Agradecimentos: This research has been partially funded by the Spanish Ministry of Science through grants MAT2009-10642 (Project NOMOCELL) and SAB1999-0195, a sabbatical stay of one of us (FC) at ICMAB which supported the start of this collaboration Abstract: We report Raman scattering measurements on azimuthally ordered thin films of F16CuPc, prepared by organic molecular beam deposition on A-plane sapphire substrates. The observed peak frequencies have been compared both to the results of a model calculation for the vibrational modes of the free molecule and to those reported by other authors in related materials. This analysis provides a plausible identification of the modes responsible for the strongest spectral features. Detailed evaluation of the spectra reveals that some observed modes, which correspond to vibrations of the macrocycle inner ring, largely retain the intramolecular character and their polarisation properties can be used to study the orientation and stacking configuration of the molecules. We provide structural parameters deduced either in molecular or crystal symmetry considering the simpler possibilities, i.e. a single column molecular stacking and a herringbone-like structure. The results suggest that the thicker and most ordered film is structurally close to the recently reported crystal organisation of bulk ribbon samples of this compound. The crystalline quality of the ordered films is mainly reflected in some other Raman peaks which are related to the motion of peripheral atoms and dominate the high wavenumber part of the spectra. These modes are affected by intermolecular interactions inducing Davydov splittings that are unequivocally identified by the observed Raman selection rules. The performed analysis also provides quantitative estimates of the degree of in-plane ordering Fechado

Universidade Federal de Uberlândia In this text, the structural and electronic properties of organic semiconductor compounds derived from chalcogenophene-dialkoxyphenylene are studied by Density Funcional Theory with semi-empirical corrections. The electro-optical structure of the compunds whose chalcogene varies among Sulfur, Selenium and Tellurium is determined for two distinct backbone molecular architectures and it is understood as a key-parameter to the comprehension of the properties of electronic transport on these structures. Moreover, a strong dependency of transport on the static electronic structure is developed, when the dynamic electronic structure is only determined for model comprovation. The influences of lateral branches on the morphology and associated conduction properties are also studied. An analysis based on the quantum interactions within density functional framework was carried out in order to evaluate the relation architecture-electronics and considerations based on Group Theory are performed on the target geometries, whose symmetry are associated to the energetic dependencies of interesting orbitals. With these concepts, a novel photovoltaic cell geometry is proposed and semi-developed, where all the benefical influencies can be highlighted so that high-efficiency excitonic conversion devices can be developed based on organic-inorganic hybrid architectures. Nesse texto, as propriedades estruturais e eletrônicas de compostos semicondutores orgânicos derivados de calcogenofeno-dialcóxifenileno são estudadas por Teoria do Funcional da Densidade com correções semi-empíricas. A estrutura eletro-óptica dos compostos cujo calcogênio varia entre Enxofre, Selênio e Telúrio é determinada para duas arquiteturas moleculares de cadeia principal diferentes e é entendida como parâmetro determinante para a compreensão das propriedades de transporte eletrônico por essas estruturas. Com isso, uma forte dependência do transporte é associada com a estrutura eletrônica estática, sendo a estrutura eletrônica dinâmica determinada a fim de comprovação de modelos. Também são estudadas as influências do ramo lateral solubilizante na morfologia dos filmes e as propriedades de condução associadas. Uma análise via interações quânticas dentro do formalismo do funcional da densidade é desenvolvido para avaliar a relação entre arquitetura molecular e estrutura eletrônica e considerações baseadas em Teoria de Grupo são feitas sobre as arquiteturas alvo, cujas simetrias são associadas às dependências energéticas dos orbitais de interesse. Com esses conceitos, uma nova geometria de célula fotovoltaica é proposta e semi-desenvolvida, onde todas essas influências benéficas podem ser pronunciadas a fim de desenvolver dispositivos com maior eficiência de conversão excitônica em arquiteturas híbridas orgânicas-inorgânicas. Mestre em Física

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2012 A tecnologia de impressão por jato de tinta vem demonstrando ser capaz de imprimir todos os materiais necessários para a fabricação de circuitos integrados, apresentando baixos custos de fabricação quando comparada às técnicas convencionais utilizadas com silício. Com o advento da eletrônica orgânica, uma ampla gama de materiais tornou-se disponível e a fabricação de dispositivos com propriedades únicas com a interface biológica é agora possível. Um exemplo importante é a utilização de eletrodos metálicos revestidos com polímeros condutores implantados no sistema nervoso central, proporcionando estimulação elétrica aos neurônios. Este trabalho relata a fabricação de dispositivos orgânicos biocompatíveis por meio da tecnologia de impressão por jato de tinta, utilizando-se uma nova combinação de materiais. Os dispositivos foram fabricados sobre um substrato de Parileno C (PaC), um polímero flexível e biocompatível. As linhas condutoras foram impressas utilizando-se uma tinta de nanopartículas de prata, enquanto os sítios ativos foram impressos usando-se uma tinta de poli (3,4-etilenodioxitiofeno)/poliestireno sulfonado (PEDOT: PSS). Para isolar o dispositivo final foi utilizada uma tinta de poliimida para imprimir uma espessa película sobre o dispositivo, deixando pequenas janelas abertas sobre os sítios ativos de PEDOT:PSS. Caracterização elétrica do dispositivo final e avaliação de sua interface com a biologia (testes de cultura de células) foram realizadas. Os resultados mostram que um dispositivo biocompatível e de baixo custo pode ser produzido por escrita direta sem quaisquer técnicas de pre-patterning ou de auto-alinhamento, utilizando-se tintas orgânicas. Abstract : Inkjet printing has been demonstrated to be able to print all materials required for integrated circuits at low costs when compared to conventional silicon processing. With the advent of organic electronics, a wide range of materials became available and the fabrication of devices with unique properties for interfacing with biology is now possible. One important example is the use of conducting polymer coatings on metal electrodes that are implanted in the central nervous system, which provides electrical stimulation of neurons. This work reports on the fabrication of biocompatible organic devices by means of inkjet printing with a novel combination of materials. The devices were fabricated on Parylene C (PaC), a biocompatible, flexible polymer substrate. The contact tracks were printed using a silver nanoparticle ink, while the active sites were inkjet printed using a poly (3,4-ethylenedioxythiophene)/polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) solution. To insulate the final device, a polyimide ink was used to print a thick film, leaving small opened windows upon the active sites. Electrical characterization of the final device and evaluation of its interface with biology (cells culture assays) were performed. The results show that inexpensive and biocompatible devices can be produced by direct writing without any pre-patterning or self-alignment techniques using organic inks.

Resumo: Nos ultimos 20 anos, o grande interesse na construcao de dispositivos eletronicos organicos tem proporcionado um rapido avanco na obtencao de dispositivos optoeletronicos flexiveis, de baixo impacto ambiental e baixo custo, utilizando filmes de semicondutores organicos. Atualmente, diversas aplicacoes de semicondutores organicos utilizados na construcao de dispositivos podem ser citadas, tais como: diodos emissores de luz organicos, transistores de efeito de campo organicos (Organic Field Effect Transistor . OFET), celulas fotovoltaicas organicas, sensores quimicos, memorias organicas, entre outras. Neste trabalho e demonstrada a construcao de dispositivos de memoria organicos irreversiveis utilizando estrutura sanduiche baseados em compositos de esferas de carbono dispersos em uma matriz polimerica, depositados entre eletrodos metalicos. E demonstrada tambem a construcao de OFETs de baixa tensao de operacao e sua aplicacao em circuitos logicos digitais. Estes OFETs foram construidos atraves da deposicao de filmes finos polimericos a partir de solucao, buscando assim processos de baixo custo. As memorias construidas a partir de um composito de polivinil fenol e esferas de carbono nao dopadas ou dopadas com boro ou com nitrogenio apresentaram um comportamento de memoria irreversivel. Os melhores dispositivos apresentaram alta razao ION/IOFF, maiores que 107, baixas tensoes de transicao, aproximadamente 2 V, tempos de transicao menores que 1ƒÊs e tempos de consolidacao de 10 ƒÊs . Os OFETs apresentaram tensoes de operacao na faixa de 5 V. O que e um requisito para a integracao destes OFETs em aplicacoes atuais. Os melhores OFETs utilizando poli(3- hexiltiofeno) apresentaram valores de mobilidade de 0,08 } 0,01 cm2/Vs, tensao critica de - 1.1 V e razoes on/off de aproximadamente 103. Foi demonstrada a plicacao destes transistores organicos na construcao de circuitos inversores, que apresentaram caracteristicas de ganho, margem de ruido e amplitude de saida similar a outros circuitos inversores ja publicados, indicando assim que o desempenho dos OFETs obtidos e compativel ao desempenho dos melhores OFETs similares, reportados na literatura. Foi demonstrada a aplicacao na construcao de transitores de porta flutuantes, onde a utilizacao de nanoparticulas de ouro como porta flutuante levou o aparecimento de uma histerese possivelmente causada pelo armadilhamento de cargas no interior destes nanoparticulas. Demonstrando assim a possibilidade da utilizacao destes transitores na construcao de memorias organicas do tipo flash.

Mestrado em Engenharia Física No presente trabalho procedeu-se à deposição de filmes finos de polímeros orgânicos semicondutores em arquitectura bulk-heterojunction - poly(2- methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) dopado com [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). Foi efectuada uma caracterização eléctrica dos dispositivos e simulação correspondente ao seu comportamento. Procedeu-se inclusive a uma análise à morfologia dos filmes finos depositados utilizando microscopia óptica e microscopia de força atómica o que permitiu obter o mapeamento eléctrico das camadas activas depositadas. O tempo de vida dos dispositivos foi inclusive estimado. In this work, thin films of organic semiconducting polymers were spin-coated in a bulk-heterojunction architecture - poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4- phenylenevinylene) (MEH-PPV) doped with [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). An electrical characterization was performed to the produced devices and a computer simulation applied to the experimental data to retrieve information regarding device properties. A morphological analysis to the deposited thin films was performed using both optical and atomic force microscopy. The produced devices lifetimes were also estimated. FCT PTDC/FIS/108701/2008

Mestrado em Engenharia Física No presente trabalho procedeu-se ao estudo e fabrico de células solares orgânicas do tipo bulk heterojunction, baseadas no polímero poly(2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) dopada com a nanoestrutura [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) em filmes finos . A caracterização opto-electrónica revelou uma forte absorção na zona espectral azul-verde, confirmando a aplicabilidade destes materiais para este tipo de dispositivos. Foram obtidos valores relevantes em parâmetros como factor de forma e eficiência. É apresentada uma tentativa de explicação dos resultados com base nas propriedades micro-eléctricas e morfológicas. Produziram-se, de igual forma, células flexíveis baseadas na mesma estrutura, tendo em vista a sua aplicabilidade em larga escala. ABSTRACT: In this work some thin film bulk-heterojunction organic solar cells based on polymer poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEHPPV) doped with nanostructures [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) was made and studied. The opto-electrical characterization showed a strong absorption in the blue-green spectrum region, confirming the applicability of these materials for this kind of devices. Relevant data was obtained for fill-factors and efficiency. An attempt to explain the macroscopic behavior based on micro-electrical and morphological properties was done. Flexible devices based on same structure were also made in order to test the possible application in large scale.

Os semicondutores orgânicos surgem como alternativa promissora aos materiais inorgânicos na tecnologia de fabricação de monitores de vídeo, viabilizando aplicações inovadoras. Vantagens tais como leveza, flexibilidade mecânica, variedade de cores e fácil processabilidade para produção em larga escala fizeram com que as telas orgânicas conquistassem seu espaço de destaque entre as demais tecnologias disponíveis atualmente. Nesse trabalho nós analisamos curvas I-V estáticas típicas de LEDs orgânicos (OLEDs), a unidade fundamental das telas orgânicas, com o objetivo de desenvolver ferramentas adequadas para análise desses dispositivos. Com isso, demonstramos que os OLEDs se comportam efetivamente como diodos Schottky do ponto de vista eletrônico. Dois métodos de Engenharia usualmente aplicados para análise de diodos Schottky inorgânicos são adaptados para avaliação de OLEDs e uma técnica de caracterização elétrica alternativa, a Espectroscopia de Impedância, confirma a validade das hipóteses adotadas. Na segunda parte da tese propomos um modelo original incluindo os efeitos da excitação luminosa no comportamento de dispositivos inorgânicos conhecidos como diodos de tunelamento ressonante (RTDs). Nosso modelo equaciona os efeitos de fotocondutividade e retenção de cargas, reconhecidamente responsáveis pelo deslocamento da curva I-V estática desses dispositivos quando sua estrutura é submetida à excitação óptica. Simulações computacionais demonstram que o modelo teórico é capaz de ajustar as curvas experimentais com boa precisão

Polymer-based organic light-emitting diodes (OLEDs) with the structure ITO / PEDOT:PSS / MDMO-PPV / Metal were prepared by spin coating. It is known that electroluminescence of these devices is strongly dependent on the material used as cathode and on the deposition parameters of the polymer electroluminescent layer MDMO-PPV. Objective. In this work the effect of i) the frequency of the spin coater (1000-8000 rpm), ii) the concentration of the MDMO-PPV: Toluene solution, and iii) the material used as cathode (Aluminium or Silver) on the electrical response of the devices, was evaluated through current-voltage (I-V) measurements. Materials and methods. PEDOT:PPS and MDMO-PPV organic layers were deposited by spin coating on ITO substrates, and the OLED structure was completed with cathodes of aluminium and silver. The electric response of the devices was evaluated based on the I-V characteristics. Results. Diodes prepared with thinner organic films allow higher currents at lower voltages; this can be achieved either by increasing the frequency of the spin coater or by using concentrations of MDMO-PPV: Toluene lower than 2% weight. A fit of the experimental data showed that the diodes have two contributions to the current. The first one is attributed to parasitic currents between anode and cathode, and the other one is a parallel current through the organic layer, in which the carrier injection mechanism is mediated by thermionic emission. Conclusions. The results of the fitting and the energy level alignment through the whole structure show that PPV-based OLEDs are unipolar devices, with current mainly attributed to hole transport. Se fabricaron diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs) con la estructura ITO / PEDOT:PSS / MDMO-PPV / Metal mediante la técnica de spin coating. Es ampliamente conocido que la electroluminiscencia de estos diodos depende fuertemente del material usado como cátodo y también de los parámetros de crecimiento de la capa del polímero electroluminiscente MDMO-PPV. Objetivo. En este trabajo el efecto de i) la frecuencia del spin coater (1000-8000 rpm), ii) la concentración de la solución MDMO-PPV: Tolueno y iii) el material usado como cátodo (plata o aluminio) sobre la repuesta eléctrica de los dispositivos, fue evaluado a través de medidas de corriente-voltaje (I-V). Materiales y métodos. Películas delgadas de los materiales orgánicos PEDOT:PSS y MDMO-PPV fueron depositados por spin coating sobre sustratos de ITO, y la estructura del OLED fue terminada con cátodo de plata y aluminio. La respuesta eléctrica de los dispositivos fue evaluada a través de su característica I-V. Resultados. Los diodos fabricados con películas orgánicas más delgadas son los que suministran mayores corrientes a menores voltajes. Esto puede lograrse ya sea incrementando la frecuencia de rotación del spin coating o usando concentraciones de MDMO-PPV: Tolueno menores al 2% en peso. Un ajuste de los datos experimentales demostró que los diodos poseen contribuciones de una corriente parásita entre ánodo y cátodo, y otra corriente paralela en donde el mecanismo predominante de inyección de portadores a la capa orgánica es a través de emisión termoiónica. Conclusiones. El ajuste de los datos experimentales, junto con la posición de niveles de energía a través de la heteroestructura, demuestra que los OLEDs basados en derivados de PPV son dispositivos unipolares, en el que la corriente se atribuye principalmente a transporte de huecos. Foram fabricados diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) com a estrutura de ITO / PEDOT: PSS / MDMO-PPV / metal, pela técnica de spin coating. É amplamente conhecido que a eletroluminescência destes diodos depende fortemente do material utilizado como cátodo, e também dos parâmetros de crescimento da camada de polímero eletroluminescente MDMO-PPV. Objetivo. Neste trabalho o efeito de i) a freqüência do spin coater (1000-8000 rpm), ii) a concentração da solução MDMO-PPV: Tolueno e iii) o material utilizado como cátodo (prata ou alumínio) sobre a resposta elétrica dos dispositivos, foi avaliado por medidas de corrente-voltagem (I-V). Materiais e métodos. Películas finas de materiais orgânicos PEDOT: PSS e MDMO-PPV foram depositadas por spin coating sobre substratos de ITO e a estrutura do OLED foi terminada com cátodo de prata e de alumínio. A resposta elétrica dos dispositivos foi avaliada pela sua característica I-V. Resultados. Os diodos feitos de películas orgânicas finas fornecem maiores correntes a menores voltagens. Isto pode ser conseguido, quer através do aumento da velocidade de rotação do spin coating ou usando concentrações de MDMO-PPV: Tolueno menores de 2% em peso. Um ajuste dos dados experimentais mostrou que os diodos têm uma contribuição de uma corrente parasita entre anodo e catodo, e outra corrente paralela, onde o principal mecanismo da injeção de portadores da camada orgânica é através da emissão termiônica. Conclusões. O ajuste dos dados experimentais, juntamente com a posição dos níveis de energia através da heteroestrutura, mostra que os OLEDs baseados em derivados de PPV são dispositivos unipolares, onde a corrente é atribuída principalmente ao transporte de ocos.