Search

This work reports the development of hydroxyapatite-coated liposomes to encapsulate drug bupivacaine and quantum dots (CdSe) to be used as a theranostic tool. Systems like this allow monitoring drug distribution in vivo (because of the quantum dots) and they can modulate the rate of drug delivery by increasing drug concentration in situ (due to the hydroxyapatite coating). Liposomes were prepared by the injection technique, and their hydroxyapatite coating was obtained by co-precipitation of calcium and phosphate precursors. The increase in diameter and decrease in zeta potential of the hydroxyapatite-coated liposomes (LHAP) when compared to conventional liposomes evidenced that a core–shell was formed around the vesicles. X-ray diffraction and infrared spectroscopy measurements confirmed the presence of hydroxyapatite in the coating. The liposomes were then functionalized with CdSe to be used as theranostic and detected by photoluminescence. The bupivacaine was incorporated in liposomes/hydroxyapatite and its in vitro release kinetics was modulated, showing slower rates than those measured with the conventional liposomes.

PEDOT:PSS films can be improved by chemical treatments, adding a conducting nanomaterial on its matrix, or even with post-treatments. The chemical treatment combined with the addition of new material to the polymer matrix can generate a large number of combinations, thus demanding a great effort from researchers to find the best combination between both approaches. In this study, Central Composite Design (CCD) was used with a star-type Response Surface Methodology (RSM) approaching for evaluating the formation and optimization of the electrical and optics properties of thin films of PEDOT:PSS/AgNWs treated by ethylene glycol (EG). The films were deposited by spin-coating with specific volume ratios in the presence of co-solvent EG and thermal post-treatment. The PEDOT:PSS/AgNWs films developed in this study presented expressive results (150 S/cm, transparency greater than 90% and thickness around 45 nm) with potential for application in organic electronics.

Foi investigada a variação das transições excitônicas na liga ternária AlxGa1-xAs e em poços quânticos de AlxGa1-xAs/GaAs, AlxGa1-xAs/GaAs1-ySby, e GaAs/GaAs1-x-ySbxNy em função da temperatura no intervalo de 2 K a 300 K usando as técnicas ópticas de fotoluminescência e fotorefletância. Analisou-se a contribuição da interação elétron-fônon e da dilatação térmica da rede para a variação da energia de transição excitônica com a temperatura na liga AlxGa1-xAs, a influência da concentração de alumínio na barreira sobre a variação das transições excitônicas com a temperatura em poços quânticos de AlxGa1-xAs/GaAs, e a flutuação do potencial de confinamento (gerados pela desordem de interface e pela desordem composicional de ligas) sobre o comportamento da energia de recombinação excitônica com a temperatura em poços quânticos com diferentes magnitudes das flutuações do potencial de confinamento, AlGaAs/GaAs, AlGaAs/GaAsSb, e GaAs/GaAsSbN. Discutiu-se, ainda, a aplicabilidade dos modelos de ajuste de Varshni, Viña e Pässler à variação das transições excitônicas de materiais semicondutores III-V contendo pequena concentração de nitrogênio, III-V1-x-Nx. The variation of the excitonic transition energies was investigated in the AlxGa1-xAs ternary alloy and in the AlxGa1-xAs/GaAs, AlxGa1-xAs/GaAs1-ySby, and GaAs/GaAs1-x-ySbxNy quantum wells as a function of temperature in the range from 2 to 300 K using the optical techniques of photoluminescence and photoreflectance. We analyzed the contribution of the electron-phonon interaction and the lattice thermal expansion to the temperature dependence of excitonic transition energy in the AlxGa1-xAs alloy, the influence of the aluminum concentration in the barrier about the temperature dependence of excitonic transition energy in the AlxGa1-xAs/GaAs quantum wells, and the confinement potential fluctuation (induced by interface disorder and by alloy compositional disorder) about the behavior of the temperature dependence of excitonic recombination energy in quantum wells with different potential fluctuation magnitude, AlGaAs/GaAs, AlGaAs/GaAsSb, and GaAs/GaAsSbN. We discussed, still, the applicability of the Varshni, Viña and Pässler models to the variation of the excitonic transition energy of semiconductors III-V with low nitrogen concentration, III-V1-x-Nx.

Compostos orgânico-inorgânicos sob a forma geral ABX3 (onde A é o constituinte orgânico, B é um metal e X é um elemento halogênio) e que se organizam em uma estrutura denominada perovskita, apresentam propriedades optoeletrônicas bastante adequadas para aplicação em dispositivos fotovoltaicos. O baixo custo, a facilidade de processamento, e a alta eficiência de conversão de luz em energia elétrica apresentada por esses dispositivos, motivaram nos últimos anos um intenso processo de investigação das propriedades destes materiais, com o consequente aprimoramento de suas características, fazendo com que, atualmente, a eficiência de dispositivos baseados nesses compostos já ultrapasse 25%, o que os torna uma alternativa competitiva à, já muito bem, estabelecida tecnologia fotovoltaica baseado no silício policristalino. No entanto, para que os dispositivos de perovskita alcancem uma realidade de mercado, alguns desafios importantes ainda precisam ser superados. Uma questão crucial é a relativamente baixa estabilidade química dos compostos de perovskita, que sofrem um processo irreversível de degradação quando expostos à atmosfera ambiente úmida, alta temperatura e radiação ultravioleta. Outra questão importante diz respeito ao processo de fabricação dos dispositivos, que normalmente é executado inteiramente em um ambiente de atmosfera inerte e livre de umidade, o que é uma exigência incompatível com uma linha de produção. No presente trabalho, foram realizadas investigações no sentido de contribuir para o avanço da tecnologia fotovoltaica baseada nas perovskitas, abordando esses dois aspectos. Na primeira parte do trabalho, faz-se um relato da influência da funcionalização das camadas transportadoras com monocamadas automontadas, no sentido de promover tanto uma maior estabilidade química dos filmes de perovskita quanto estender o tempo de vida útil de dispositivos fotovoltaicos baseados nesses filmes. A inclusão de monocamadas automontadas mostrou-se ser um artifício eficaz para este fim, tanto para dispositivos com estrutura direta quanto com estrutura invertida. Já na segunda parte, é realizada uma proposta de procedimento para confecção de dispositivos de perovskita em ambiente de atmosfera aberta, com umidade relativa do ar em torno de 50% e em temperatura ambiente em torno de 20 °C (condições bastante adequadas para uma linha de produção). Os dispositivos produzidos a partir deste procedimento demonstraram eficiências razoáveis, e através dos resultados de testes de estabilidade, foram identificados os processos que levam à deterioração dos parâmetros elétricos destes dispositivos com o transcorrer do tempo. Desta forma, este trabalho de tese apresenta metodologias e procedimentos que podem contribuir efetivamente para o aprimoramento da tecnologia fotovoltaica baseada em compostos de perovskita. Organic-inorganic compounds in the general form ABX3 (where A is the organic constituent, B is a metal and X is a halogen element), which are organized in a structure called perovskite, have very suitable optoelectronic properties for application in photovoltaic devices. The low cost, the ease of processing, and the high efficiency of converting light into electrical energy presented by these devices have motivated, in recent years, an intense process of investigation of the properties of these materials, with the consequent improvement of their characteristics. Such development caused the efficiency of devices based on these compounds already exceed 25% currently, which makes them a competitive alternative to the already very well established photovoltaic technology based on polycrystalline silicon. However, for perovskite devices to reach a market reality, some important challenges still need to be overcome. A crucial issue is the relatively low chemical stability of perovskite compounds, which undergo an irreversible degradation process when exposed to humid ambient atmosphere, high temperature and ultraviolet radiation. Another important issue concerns the device manufacturing process, which is normally performed entirely in an inert atmosphere and moisture-free environment, a requirement that is incompatible with a production line. In the present work, investigations were carried out in order to contribute to the advancement of photovoltaic technology based on perovskites, addressing these two aspects. In the first part of the work, a report is made of the influence of the functionalization of carrier transporting layers with self-assembled monolayers, in order both to promote greater chemical stability of perovskite films and to extend the lifetime of photovoltaic devices based on these films. The inclusion of self-assembled monolayers has proven to be an effective artifice for this purpose, both for devices with a direct structure and with an inverted structure. In the second part, a proposal is made for a procedure to make perovskite devices in an open atmosphere, with relative air humidity around 50% and at ambient temperature around 20 °C (very suitable conditions for a line of production). The devices produced from this procedure demonstrated reasonable efficiencies, and through the results of stability tests, the processes that lead to the deterioration of the electrical parameters of these devices over time were identified. Thus, this thesis work presents methodologies and procedures that can effectively contribute to the improvement of photovoltaic technology based on perovskite compounds.

Nas últimas décadas houve um grande aumento na pesquisa em dispositivos fotovoltaicos orgânicos, principalmente por proporcionarem uma alternativa de baixo custo para geração de energia elétrica. Entretanto, ao comparar células solares orgânicas com as inorgânicas mais tradicionais, é visto que a eficiência e a durabilidade ainda deixam a desejar. O objetivo desta tese é utilizar uma camada que contenha materiais luminescentes para aumentar a eficiência e a durabilidade de dispositivos fotovoltaicos orgânicos, através de um processo puramente óptico baseado no efeito de deslocamento da fotoluminescência (PL) para menores energias − do inglês luminescence down-shifting effect (LDS). Os materiais luminescentes, tanto individualmente quanto misturados, foram dispersos em uma matriz polimérica de PMMA, a qual é opticamente inerte para comprimentos de onda maiores que 300 nm. A escolha dos materiais foi baseada na posição de seus espectros de absorbância e de PL, considerando a curva de eficiência quântica externa (EQE) do dispositivo. Em um primeiro momento, o uso de camadas contendo misturas de materiais luminescentes levaram a um aumento relativo de aproximadamente 600% no tempo de vida da célula fotovoltaica, sem no entanto produzir um aumento significativo na eficiência da mesma. Foi então realizado um trabalho experimental de variação dos parâmetros de produção das camadas luminescentes, no sentido de aprimorar suas propriedades ópticas visando ao aumento da eficiência dos dispositivos. Com isso, foi possível obter uma camada que proporcionou um aumento relativo de 20% na densidade de corrente de curto circuito produzida pela célula, um resultado bastante satisfatório quando comparado com trabalhos anteriores. In the last decades there has been a great increase in the research on organic photovoltaic devices, mainly for providing a low cost alternative for electric energy generation. However, when comparing organic with the more traditional inorganic solar cells, it is seen that efficiency and durability are still lacking. The objective of this thesis is to use a layer containing luminescent materials to increase the efficiency and durability of organic photovoltaic devices, through a pure optical process based on the shifting of photoluminescence (PL) for lower energies − the so called luminescence down-shifting effect (LDS). The luminescent materials, both individually and in admixture, were dispersed in a polymer matrix of PMMA, which is optically inert at wavelengths greater than 300 nm. The choice of materials was based on the position of their absorbance and PL spectra, considering the external quantum efficiency (EQE) curve of the device. Initially, the use of layers containing mixtures of luminescent materials led to a relative increase of approximately 600% in the lifetime of the photovoltaic cell, however without producing a significant increase in its efficiency. Then, an experimental work was carried out by varying the production parameters of the luminescent layers, aiming to improve their optical properties in order to increase the efficiency of the devices. With this, it was possible to obtain a layer that provided a relative enhancement of 20% in the short-circuit current produced by the cell, a very satisfactory result when compared to previous works.

Este trabalho objetivou sintetizar nanofios de prata (AgNW) para utilização como substituto ao óxido de índio e estanho (ITO) na construção de eletrodos transparentes e flexíveis depositados sobre diferentes substratos. O ITO é o material geralmente utilizado na fabricação de eletrodos transparentes, contudo possui elevado custo de produção e baixa maleabilidade para utilização em dispositivos flexíveis. Os AgNW foram sintetizados pelo método poliol em etilenoglicol, com nitrato de prata (AgNO3) como precursor, polivinilpirrolidona (PVP) como surfactante e cloreto de sódio (NaCl) como agente estabilizante. A purificação foi realizada em acetona e etanol. Os produtos resultantes das sínteses foram caracterizados, principalmente, pelas medidas de extinção óptica (absorção e espalhamento) em solução, usando a ressonância plasmônica para explicar os espectros obtidos. Imagens de microscopia eletrônica (MEV e MET) foram utilizadas para a caracterização estrutural das nanoestruturas produzidas. Como resultado, foi possível produzir AgNW com diâmetro médio de ~120 nm e comprimento de ~3 m. Filmes finos condutores e transparentes foram depositados via Barra Meyer e Spray. Após a deposição dos nanofios, sobre vidro ou polietileno tereftalato (PET), os filmes foram tratados termicamente a 150 ºC durante 40 minutos. A caracterização dos filmes foi realizada por medidas de resistência de folha usando o método de quatro pontas e por medidas de transmitância óptica. Assim, foram produzidos eletrodos com ampla faixa de transmitância óptica (35 – 75 %) e resistência de folha (3 – 76 Ω), possibilitando controlar essas propriedades físicas com a variação da concentração de nanofios no eletrodo. This work aimed to synthesize silver nanowires for use as substitute for indium tin oxide (ITO) in the construction of transparent and flexible electrodes deposited on different substrates. ITO is the material commonly used in the manufacture of transparent electrodes, but it has a high production cost and does not have good malleability for use in flexible devices. Silver nanowires were synthesized by the polyol method in ethylene glycol, with silver nitrate (AgNO3) as precursor, polyvinylpyrrolidone (PVP) as surfactant and sodium chloride (NaCl) as stabilizing agent. Purification was performed in acetone and ethanol. The products resulting from the syntheses were characterized mainly by optical extinction (absorption and scattering) in solution using plasmon resonance (interaction of light with the conduction electrons in the synthesized nanostructures) to explain the spectra obtained. Electron microscopy images (SEM and TEM) were also used to visualize the morphology of the nanostructures produced. As a result, it was possible to produce AgNW with mean diameter of ~120 nm and length of ~3 μm. Thin conductive films were deposited via Meyer Rod and Spray. After deposition of the nanowires, on glass or polyethylene terephthalate (PET), the films were heat treated at 150 °C for 40 minutes. The characterization of the films produced was performed by sheet resistance measurements using the four-point method and by optical transmittance measurements. Thus, electrodes with a wide range of optical transmittance (35 - 75%) and sheet resistance (3 - 76 Ω) were produced, making it possible to control these physical properties with the variation of the nanowire concentration in the electrode.

Neste trabalho foram realizados testes de estabilidade de filmes de perovskita produzidos pelo método two-step utilizando os precursores PbCl2 e CH3NH3I. O estado de degradação dos filmes foi mensurado levando em conta a variação da absorbância do filme com o tempo de irradiação solar. Foi verificado que a ação de um filtro que barra o espectro visível não modifica a cinética de degradação de filmes não-encapsulados, mas uma encapsulação simples com vidro é capaz de prolongar significativamente a capacidade de absorção óptica dos filmes. Porém, tanto a utilização de um filtro UV, quanto a aplicação de uma camada de um material luminescente (Kremer Blue) disperso em matriz inerte (PMMA), contribuem ainda mais efetivamente para a manutenção das propriedades ópticas dos filmes de perovskita. A intenção é tirar proveito do efeito Luminescence Down-Shifting (LDS) a partir da emissão desta camada. A aplicação desta camada sobre um dispositivo fotovoltaico a base de perovskita resultou em um ganho expressivo no tempo de vida do mesmo. No entanto, os dados indicam que a própria camada de LDS sofre os efeitos deletérios causados pela ação combinada de luz com oxigênio e umidade do ar. In this work, we carried out stability tests on perovskite films produced by the two-step deposition method using PbCl2 and CH3NH3I as precursors. The state of degradation of the films was measured taking into account its absorbance variation as a function of time of exposure to solar radiation. It has been found that the action of a band-pass filter, which blocks the visible spectrum, does not modify the kinetics of degradation of non-encapsulated film. Encapsulation with glass is able to retard significantly the photo-bleaching process of the films, but even better results were obtained by using or an UV filter or a layer composed by a luminescent material (Kremer Blue) dispersed in PMMA. The intention is to take advantage of the luminescence downshifting (LDS) effect from the emission of this layer to improve the efficiency of devices based on perovskite films. The application of this LDS layer in a perovskite-based photovoltaic device produced an expressive gain in the lifetime of the device. However, the data indicated that the LDS layer itself undergoes the deleterious effects caused by the combination of light and oxygen and moisture in the air, which must be an important factor to take into account when using LDS layers in photovoltaic devices.

Neste trabalho é investigada a alocação de recursos em redes ópticas com tecnologia de multiplexação por divisão de comprimentos de onda/multiplexação por divisão de códigos ópticos (WDM/OCDM) baseada na otimização por enxame de partículas (PSO). O algoritmo PSO é empregado para otimizar a intensidade da potência transmitida com intuito de obter a relação sinal-ruído (SNIR) adequada, de acordo com os requisitos de qualidade de serviço (QoS). No modelo de cálculo da SNIR foram considerados códigos ópticos bidimensionais (2-D) com espalhamento temporal e espectral. Neste modelo também foram considerados os efeitos das restrições da camada física, tais como os efeitos da dispersão de polarização modal (PMD), dispersão de velocidade de grupo (GVD), ruído de emissão espontânea (ASE), além da influência da variação da temperatura ambiente nas fibra ópticas. Os principais resultados obtidos consistem na determinação dos parâmetros otimizados para o algoritmo PSO, bem como a obtenção dos valores adequados de potência transmitida conforme as restrições de QoS. Neste sentido, os resultados também ilustram os valores de potência transmitida com intuito de obter elevada eficiência energética. Finalmente, os resultados mostraram que o algoritmo PSO é eficiente para alocação de potência transmitida com intuito de mitigar os efeitos da variação de temperatura em redes ópticas. In this work, a resource allocation in optical networks with wavelength division multiplexing/optical code division multiplexing (WDM/OCDM) based on particle swarm optimization (PSO) have been investigated. The transmitted power intensity is utilized to obtain an adequate signal-to-interference plus noise (SNIR), according requests of quality of service (QoS). In the SNIR model, two dimensions optical codes (2-D) with temporal/spectral spreading was adopted. In addition, in this model, the effects of physical layer restrictions, such polarization mode dispersion (PMD), group velocity dispersion (GVD), amplifier spontaneous emission noise (ASE), as well the effects of temperature are considered. In the main results, the PSO parameters tuning were performed and the transmitted power intensity according requests of QoS were correctly obtained. The transmitted power obtained results in the high energy efficiency. Finally, the results have showed the potential to mitigate the temperature variations effects over optical fibers.

Este trabalho está dividido em duas partes, uma baseada no estudo das transferências de energia dos pontos quânticos de CdSe/CdS e outra na aplicação de pontos quânticos de CdSe em dispositivos fotovoltaicos. Foi realizado um estudo de caracterização óptica de materiais utilizando técnicas como fotoluminescência, absorção óptica, espectroscopia de emissão resolvida no tempo, e, nos dispositivos, um estudo de caracterização elétrica e morfológica dos mesmos com técnicas bem conhecidas como, medidas de JxV e medidas de espessura. Com tudo foi utilizado técnicas vanguardistas de deposição de filmes obtendo uma espessura bastante fina, favorável para aplicação em dispositivos fotovoltaicos. This work is divided into two parts: one based on the study of energy transfer of CdSe/CdS quantum dots and another in the application of CdSe quantum dots in photovoltaic devices. The materials optical characterization was performed by techniques such as photoluminescence, absorption, Time Resolved Emission Spectroscopy. The CdSe/Cds photovoltaic devices were investigated concerning their morphological and electrical characteristics by current versus voltage and thickness measurements. Here, some innovative techniques of film deposition were applied in order to achieve favorable thickness and morphology for application in photovoltaic devices.

Os dispositivos orgânicos emissores de luz (OLEDs) tem atraído grande atenção tanto da comunidade científica quanto da indústria na última década. A proposta de se criar um dispositivo flexível, de alta eficiência, e com baixo custo de produção provocou um grande aumento nas pesquisas de novos materiais e blendas poliméricas para OLEDs e, em particular, aquelas que possam apresentar emissão branca. Neste trabalho foram realizados todos os processos para a confecção de OLEDs, indo desde a limpeza dos substratos, até a deposição de todas as camadas, e a caracterização das propriedades ópticas e eletrônicas destes dispositivos. Neste trabalho foram criados três dispositivos, sendo o primeiro e mais simples deles o que utiliza somente o polímero MDMO-PPV, e dois outros dispositivos confeccionados a partir das blendas de PFO:P3HT e LaPPS 10:LaPPS 16:MDMO-PPV. O dispositivo de MDMO-PPV serviu como base para o desenvolvimento de toda a técnica de confecção e caracterização, sendo seus resultados comparados ao que já existe publicado na literatura. Após o aprimoramento da técnica básica foram então confeccionados os dispositivos das duas blendas citadas com o intuito de conseguir a partir destes uma emissão próxima ao branco, caracterizado no diagrama CIE pelas coordenadas (0,33:0,33). Os dispositivos de LaPPS10:LaPPS16:MDMO-PPV, apesar de apresentarem fotoluminescência esbranquiçada, têm em sua eletroluminescência uma emissão mais voltada para o amarelo, visto que este processo privilegia a emissão das estruturas com menor energia. Para a blenda de PFO:P3HT foram obtidos resultados muito próximos para foto e eletroluminescência. Também com uma fotoluminescência esbranquiçada, esta blenda apresentou a possibilidade de tunning da emissão, a partir da tensão aplicada sobre o dispositivo, indo do azul, a 14 V, para o quase branco, a 20 V. Os resultados obtidos para as duas blendas demonstram que ambas podem chegar a emitir luz branca, sendo necessário pequenos ajustes referentes à concentração relativa dos polímeros no caso da blenda de LaPPS 10:LaPPS 16:MDMO-PPV, e ajustes na tensão aplicada sobre o dispositivo de PFO:P3HT. Organic light emitting devices (OLEDs) have attracted great attention from both the scientific community and industry in the last decade. The possibility of creating a flexible device with high efficiency and low cost of production caused a drastic increase in researches of new materials and blends for OLEDs and, in particular, those that may present white emission. In this work, all the processes for OLEDs were carried out, ranging from cleaning the substrates until the deposition of all layers and the characterization of the optic and electronic properties of these devices. Three devices were created, with the first and simplest of them using only MDMO-PPV as active layer, and the two other devices made from blends of PFO:P3HT and LaPPS 10: LaPPS16: MDMO-PPV. The MDMO-PPV device was the basis for the development of the entire technical preparation and characterization, being its results compared to those of articles published in literature. With the improvement of the basic technique, devices were made using the two cited blends, aiming to achieve with these devices white emission, which is characterized by the coordinates in the CIE diagram (0.33: 0.33). The LaPPS 10: LaPPS16: MDMO-PPV devices, despite having whitish photoluminescence, has in its electroluminescence a yellowish emission, as this process privileges the emission of lower energy structures. For the PFO:P3HT blend, very similar results for photo and electroluminescence were obtained. Also with a whitish photoluminescence, this blend showed the possibility of tuning the emission from the applied voltage over the device, ranging from blue, at 14 V to off-white, at 20 V. The results obtained for the two blends show that both can emit white light, requiring small adjustments into the relative concentration of the polymers in the LaPPS 10: LaPPS16: MDMO-PPV blend, and adjustments into the applied voltage for the PFO:P3HT device.

As propriedades ópticas e morfológicas e os processos fotofísicos em blendas de PFO-DMP:P3HT, com diferentes concentrações de P3HT (5, 10 e 20%), foram investigadas utilizando as seguintes técnicas experimentais: absorção UV-Vis, fotoluminescência, elipsometria de emissão, medida de tempo de vida de fluorescência e microscopia confocal de fluorescência. No espectro de fotoluminescência das blendas, quando as moléculas doadoras são excitadas, foi observada a emissão do PFO-DMP (doador) e do P3HT (aceitador), e também uma banda com energia intermediária à emissão de cada um dos polímeros. Essa banda de energia intermediaria foi atribuída à emissão do exciplex (por transferência de carga) formado na interface dos domínios de PFO-DMP e P3HT. Para explicar a possibilidade de formação inesperada do exciplex em uma interface do tipo I, foi proposto um modelo que considera a formação de uma barreira de potencial em uma das bandas de energia na interface doador/aceitador. Essa barreira de potencial poderia quebrar o exciton formado no lado do doador, aprisionado um dos portadores, permitindo assim a formação do exciplex. Essa barreira poderia surgir através do entortamento das bandas na interface, como é comumente observado em materiais inorgânicos. Essa hipótese do entortamento de banda é consistente com o que foi observado em trabalhos recentes que relatam esse fenômeno em interfaces orgânica/orgânica. Esse modelo é consistente com todas as medidas e análises realizadas, permitindo assim uma explicação para as mudanças dos parâmetros fotofísicos acarretados pela variação da concentração de P3HT na blenda. Além disso, a emissão total obtida, que consiste na emissão do PFO-DMP, P3HT e da banda atribuída ao exciplex, cobre toda a região espectral do visível, o que torna essas blendas candidatas a investigações de aplicação em OLEDs brancos para iluminação. Optical and morphological properties, as well as the photophysical processes in PFO-DMP:P3HT blend films, with different P3HT percentages (5, 10 and 20%), were investigated using the following techniques: UV-Vis absorption, photoluminescence, emission elipsometry, emission decay time and confocal fluorescence microscopy. The photoluminescence spectrum of the blends shows emissions of the PFO-DMP (donor) and of the P3HT (acceptor), under excitation of the donor, and an emission with energy intermediate between the energies of emission of each one of the polymers. This intermediate peak was attributed to the emission of charge transfer exciplex formed at the interface between the PFO-DMP and P3HT domains. In order to explain the possibility of the unusual formation of exciplex in a type I interface, it is proposed a model in which it is considered a potential barrier in one of the energy bands at the interface donor/acceptor. This potential barrier could break the exciton formed on the donor side by holding one of the carriers on this side, thus allowing the formation of a charge transfer exciplex at the interface. This barrier might arise from the band bending at the interface, as it is commonly observed in inorganic materials, which is consistent with the observation of band bending in organic/organic interfaces reported in several important works. This model is consistent with all the measurements and analysis, thus allows an explanation for the change of photophysical parameters with variation of the concentration of P3HT in the blend. Additionally, the total emission, comprising the emission of PFO-DMP, of P3HT, and the one attributed to the exciplex, covers the entire visible spectral region and so, this blend should be investigated with a view to its use in WOLEDs for lighting.

Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades optoeletroquímicas e estrutural de filmes finos de óxidos de vanádio (V) com objetivo de investigar o comportamento de eletrodos destes filmes frente ao fenômeno da dupla coloração, espectral e monocromática, e sua capacidade de intercalação para íons de lítio. Os filmes foram depositados por evaporação por feixe eletrônico, e estudados nas formas como-depositada (CD) e tratadas termicamente a 100, 200, 300 e 400 ºC, em atmosfera de argônio, e a 300 e 400 ºC em oxigênio. As amostras foram caracterizadas pelas técnicas: eletroquímica, espectroscopia UV-VIS, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os filmes CD e todos os tratados em Ar são amorfos ou nanocristalinos. Dos tratados em O2, apenas a 400 ºC foi identificado o plano [001] do óxido de V cristalino, em 20,21º. A transmitância monocromática (632,8 nm = 1,9 eV) tomada em conjunto com a voltametria cíclica mostrou que todos os filmes são à base de óxido de V, visto apresentarem o efeito de dupla coloração óptica. A voltametria cíclica lenta (0,1 mV/s) do eletrodo do filme tratado a 400 ºC em O2 exibe picos de corrente elétrica que são atribuídos às transições de fase α®ε®δ®γ do V2O5. Nas transições α®ε e ε®δ o filme escurece (Li1V2O5) e de δ®γ clareia (Li2V2O5), concordando com o modelo de small polaron para a dupla coloração monocromática de baixa energia (1,1 a 2,1 eV). Em altas energias (2,1 a 3,5 eV) a absorção ótica é atribuída à excitação eletrônica interbanda. Enquanto para baixas energias o filme escurece com a intercalação iônica, para altas energias ele clareia. Esse é o efeito de dupla coloração óptica espectral. Com a intercalação de íons Li+ os filmes CD e os tratados a 100 e 200 ºC exibem dupla coloração óptica em altas e baixas energias, enquanto os tratados em 300 e 400 ºC, em O2 ou Ar, exibem dupla coloração óptica apenas em baixas energias, uma vez que em altas energias a transmitância satura no estado claro. O modelo de banda rígida de absorção óptica parece não ser adequado para explicar a dupla coloração em altas energias para amostras com baixo ordenamento cristalográfico. In this work was a study opto-electrochemical and structural properties of vanadium (V) oxide thin films with the intention of the investigate the behavior of these electrodes films against the phenomenon of double staining, spectral and monochromatic, and its capacity for lithium ion intercalation. The films were deposited by electron beam evaporation, and studied in the forms as-deposited (AD) and heat treated at 100, 200, 300 and 400 ºC, in argon, and 300 and 400 ºC in oxygen. The samples were characterized by techniques: electrochemical, UV-VIS spectroscopy, scanning electron microscope and X-ray diffraction. The AD and all the films treated in Ar are amorphous or nanocrystalline. The treaties in O2, only to 400 ° C has been identified the plan [001] of the crystalline V oxide, in 20.21º. The monochromatic transmittance (632.8 nm = 1.9 eV) taken together with cyclic voltammetry showed that all the films are based on vanadium oxide, since the present optical effect of the double-color. The slow cyclic voltammetry (0.1 mV/s) electrode of the film treated at 400 °C in O2, exhibits electrical surges that are attributed to phase transitions α®ε®δ®γ of V2O5. In transitions α®ε and ε®δ the film darkens (Li1V2O5) and of δ®γ brightens (Li2V2O5), agreeing with the model small polaron for double staining monochromatic low-energy (1.1 a 2.1 eV). At high energies (2.1 a 3.5 eV) the optical absorption is attributed to interband electronic excitation. While low-energy the film darkens with ion intercalation, for high energies it clears. This is the dual effect of optical spectral color. With the intercalation of Li+ ions films and AD treated at 100 and 200 °C show double staining for optical high and low energies, while those treated at 300 and 400 °C in O2 or Ar, exhibit optical double staining only at low energies, since at high energies the transmittance saturates in the light state. The rigid band model of optical absorption does not seem adequate to explain the double staining at high energies for samples with low crystallographic order.

Este trabalho tem como objetivo principal estudar os estados fundamental e excitado de poços quânticos duplos acoplados (PQDAs) de GaAs/AlxGa1-xAs com diferentes espessuras de "spikes", em função da temperatura.Poços quânticos duplos acoplados simétricos correspondem a dois poços quânticos simples idênticos separados por uma barreira estreita, de tal maneira que ocorre uma sobreposição das funções de onda nos dois poços quânticos, devido aos efeitos de tunelamento. Esse acoplamento entre os poços faz com que o estado correspondente à partícula em um poço quântico isolado se separe, no PQDA, em estados simétrico e anti-simétrico, sendo que a diferença de energia entre os níveis depende da largura e da altura da barreira. Os PQDA têm despertado interesse tanto do ponto de vista acadêmico como do ponto de vista das aplicações tecnológicas. A técnica de fotoluminescência geralmente não permite obter as transições dos níveis excitados, devido ao fato dos elétrons (buracos) desses níveis decaírem para o nível fundamental através da emissão de fônons, antes deles se recombinarem radiativamente. Também não é possível obter espectros de absorção devido ao fato da luz incidente se absorvida pelo substrato de GaAs. Assim, uma possibilidade para estudar esses estados excitados é a técnica de fotorefletância (PR) ou a de eletrorefletância (ER). Foram estudadas duas amostras, as quais possuem, no total, um poço quântico simples e três poços quânticos duplos de Al0.15Ga0.85As/GaAs com diferentes espessuras de barreira central. As medidas foram realizadas utilizando as técnicas de fotorefletância (PR) e de eletrorefletância sem contato (CER). Para isso montamos um sistema de CER e utilizamos um sistema de PR que já dispúnhamos. Foram determinadas, em função da temperatura, as energias (EP) das seguintes transições excitônicas: e1-hh1 e e1-lh1 do poço simples e e1-hh1S, e1-lh1S, e1-hh1A e e1-lh1A dos poços duplos. Foram também realizados ajustes das curvas de EPL versus temperatura utilizando as expressões de Vinã e de Passler. This work aims at studying the fundamental and excited states of coupled double quantum wells (CDQW) of GaAs/AlxGa1-xAs with different spike thickness as a function of the temperature.Symmetric coupled double quantum wells correspond to two simple identical quantum wells separated by a narrow barrier in such a way that a wave function overlapping occurs in both quantum wells due to tunneling effects. This coupling between wells causes the corresponding state to the particle in an isolated quantum well to separate, in CDQW, in symmetrical and anti-symmetrical states so that the difference of energy between the levels depends on the width and height of the barrier. The CDQW have raised interest both academically and technologically.The technique of photoluminescence does not generally allow getting the transitions of excited levels due to the fact of electrons (holes) of theses levels drop to the fundamental level through the emissions of phonons before they go together again radioactively. It is also not possible to obtain absorption spectrum because the incident light is absorbed by GaAs substract. Thus, one possibility of studying these excited states is the technique of photoreflectance (PR) or the electroreflectance (ER). Two samples were analyzed which have altogether one simple quantum well and three double quantum wells of Al0.15Ga0.85As/GaAs with different central barrier thickness. The measures were gotten by using photo-reflection (PR) and contactless electroreflectance (CER). In order to do so, a CER system was set and an available PR system was used. In function of the temperature, it was determined the energy (EP) of the following exitonic transitions: e1-hh1 e e1-lh1 of the single well and e1-hh1S, e1-lh1S, e1-hh1A e e1-lh1A of the double wells. Also, adjustments have been made in the curves of EPL versus temperature by using Viña and Passler expressions.

Os semicondutores orgânicos possuem características físicas bastante parecidas com as dos semicondutores inorgânicos, podendo ser utilizados na fabricação de LEDs, células fotovoltaicas e lasers. Os polímeros semicondutores apresentam as seguintes vantagens sobre os semicondutores inorgânicos: (a) maior flexibilidade e maleabilidade; (b) a possibilidade e facilidade de realizar pequenas mudanças estruturais no monômero do polímero de forma a alterar as propriedades físicas e químicas; (c) a simplicidade das técnicas de fabricação e (d) o baixo custo de produção. Dentre os poli(3-alquiltiofenos) (P3AT), o poli(3-metiltiofeno) (P3MT) tem potencialidade como dispositivo emissor de luz. Politiofenos e derivados tem uma boa estabilidade química em condições ambientais, produzindo assim interfaces estáveis com eletrodos metálicos comumente utilizados em eletrônica. O P3MT foi sintetizado eletroquimicamente através da oxidação do monômero, 3-metiltiofeno, utilizando uma cela com três eletrodos e uma solução constituída do monômero e do eletrólito LiClO4 ou Et4NBF4 em acetonitrila. Os filmes poliméricos foram depositados sobre os substratos condutores transparentes de óxido de estanho dopado com flúor (FTO). Como eletrodo auxiliar foi utilizado uma placa de platina e como eletrodo de referência foi utilizado Ag/AgCl. Os filmes foram analisados por espectroscopia no infravermelho (FTIR), ressonância paramagnética eletrônica (EPR), espectroscopia de absorção por refletância no ultravioleta-vísivel (UV-VIS) e espectroscopia de fotoluminescência (PL). Os espectros de FTIR apresentaram as freqüências características do P3MT e, juntamente com os resultados de EPR, possibilitaram caracterizar os portadores de carga e identificar estruturas benzênicas e quinônicas na formação das cadeias do P3MT devido à dopagem do material. Os espectros de absorção UVVis possibilitaram a obtenção do “gap” de energia médio do P3MT e apresentaram a banda de transição _-_* e uma banda de bipólaron. Nos espectros de PL, com variação da potência de excitação e da temperatura, foram realizados estudos através de ajustes com gaussianas, considerando a forte probabilidade da existência de duas contribuições distintas de emissão na formação dos espectros. Estas duas contribuições foram atribuídas à emissão das cadeias mistas (gaussiana centrada em maior energia) e a emissão das cadeias benzênicas (gaussiana de menor energia) presentes no material polimérico formado. Organic semiconductors have physical characteristics very similar to those of inorganic semiconductors, which can be used in the manufacture of LEDs, photovoltaic cells and lasers. Semiconductor polymers have the following advantages over inorganic semiconductors: (a) greater flexibility and malleability, (b) the possibility and easiness of perform small structural changes in the monomer of the polymer in order to change the physical and chemical properties, (c) the simplicity of the techniques of manufacture and (d) the low cost of production. Among the poly(3-alquiltiofenos) (P3AT), the poly(3-methylthiophene) (P3MT) has potential as a light emitter device. Polythiophene and derivatives has good chemical stability in environmental conditions, thereby producing stable interfaces with metal electrodes commonly used in electronics. The P3MT was synthesized electrochemically through the oxidation of monomer, 3-methylthiophene, using a three electrodes cell and a solution with monomer and electrolyte LiClO4 or Et4NBF4 in acetonitrile. The polymeric films were deposited on transparent conductive substrates of fluorine tin oxide (FTO). A platinum sheet was used as auxiliary electrode and Ag/AgCl was used as reference electrode. The films have been analyzed by infrared spectroscopy (FTIR), electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR), UV-VIS absorption spectroscopy and the photoluminescence (PL). The FTIR spectra show the characteristic features of P3MT and, together with the results of EPR, allowed the characterization of the charge carriers and identify benzene and quinones in the formation of chains of P3MT due to doping of the material. The UV-Vis absorption spectra allowed to obtain the average gap energy of P3MT and presented the _-_* transition band and a bipolaron band. In the PL spectra, with variation of excitation power and temperature, studies were performed through the fit with Gaussian functions, given the strong probability of the existence of two distinct contributions in the formation of emission spectra. These two contributions were assigned to the emission of mixed chains (Gaussian centered at higher energy) and emission of benzenoid chains (Gaussian of lower energy) in the formed polymeric material.