Dinâmica de éxcitons e transporte de cargas em heteroestruturas orgânicas

Autor(es)

Gustavo Targino Valente

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT)
• Data de defesa: 2017-12-07

Membros da banca

Francisco Eduardo Gontijo Guimarães; Luiz Alberto Cury; Roberto Mendonça Faria; Yara Galvão Gobato; Lucas Fugikawa Santos

• Orientador: Francisco Eduardo Gontijo Guimarães

Resumo

A proposta desse estudo é investigar as propriedades de migração do éxciton, transferência de energia e transporte de cargas em heteroestruturas orgânicas ultrafinas compostas pela integração de um polímero semicondutor com moléculas de clorofila. A sintonização dos estados eletrônicos desses materiais torna possível a obtenção de heteroestruturas com modulação energética capazes de aprisionar éxcitons e cargas apresentando potencialidade de aplicação em Diodos Orgânicos Emissores de Luz (OLEDs). Para tal filmes de polifuoreno (PFO) (camada transportadora de carga) totalmente amorfo e filmes de clorofila (camada ativa na forma de poço de potencial) foram preparados utilizando a técnica e automontagem (LBL) combinada com spin-coating, caracterizados por microscopia confocal por varredura a laser e técnicas espectroscópicas de absorção e emissão. Investigou-se os processos fotofísicos utilizando microscopia confocal e de tempo de vida. Os resultados foram interpretados com base no modelo de transferência de energia de Förster combinado com as taxas de Miller-Abrahams e com a equação de difusão excitônica. Com essa abordagem, obteve-se uma relação entre a migração do éxciton no PFO e a transferência de energia não radiativa deste polímero para as moléculas de clorofila. Observou-se uma eficiente transferência de energia igual a 94% no regime de filmes ultrafinos. Para compreender os mecanismos de transporte de carga, implementamos e validamos o método de simulação de Monte Carlo para o transporte de carga em sistemas orgânicos desordenados. Com essa abordagem investigou-se a dinâmica das cargas em filmes poliméricos desordenados com e sem a camada de poço de potencial. Propriedades elétricas, tais como, mobilidade elétrica e coeficiente de difusão, foram obtidas e estão de acordo com os reportados na literatura. Obteve-se uma taxa de preenchimento de cargas no poço de potencial igual a 1010 buracos/s para campo elétrico de 1 MV/cm e constatou-se que a taxa aumenta com o campo elétrico. Tal abordagem apresenta-se como uma alternativa interessante para auxiliar o planejamento experimental de OLEDs baseados em heteroestruturas orgânicas. (AU)

• Processo FAPESP: 13/27047-7 - Propriedades optoeletrônicas de diodos orgânicos emissores de luz contendo barreiras e poços quânticos de biomoléculas
• Beneficiário: Gustavo Targino Valente
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado