Transporte de carga e eletroluminescência em diodos orgânicos emissores de luz contendo poços de potencial - Heck, Vinícius Cristaldo (2015)
Neste trabalho, foram realizados estudos de propriedades elétricas e de eletroluminescência em diodos emissores de luz (OLED) contendo modulação energética de poços de potencial para elétrons e buracos (tipo I), poços esses posicionados na região central da camada ativa. A camada ativa é composta por poços simples e duplos, de espessura de 5 e 10nm, de Poli (fenilenovinileno), PPV (Eg = 2,4 eV), dispostos entre duas barreiras de Polifluoreno ou PFO (Eg = 3,0 eV) de espessura 40 nm. Os filmes de PFO foram obtidos a partir de uma solução em Clorofórmio via spin coating e os de PPV a partir de um precursor solúvel em agua via spin assistant LbL, técnica essa que permitiu o crescimento alternado de filmes de PFO e filmes extremamente finos de PPV mesmo em vista da ortogonalidade de seus solventes. Camadas injetoras de polieletrólitos foram depositadas adjacentes ao catodo para diferenciar injeção eletrônica da injeção de buracos. Foram feitos dispositivos contendo somente uma camada de PFO de 80 nm, chamados referência, para comparação do efeito dos poços nos dispositivos com um e dois poços de potencial. Na caracterização foram utilizadas as técnicas de microscopia confocal, com o intuito de demonstrar o crescimento efetivo das camadas, e medidas elétricas de corrente (IxV) e eletroluminescência (LxV) por voltagem. Medidas do perfil de intensidade ao longo do filmes e espectros de fotoluminescência em três regiões distintas da área total do dispositivo mostraram que as camadas de PPV de aproximadamente 5 e 10 nm estavam homogêneas e que recobriam bem as camadas de PFO. Os espectros de eletroluminescência dos dispositivos mostraram que as diferenças energéticas entre os orbitais π (ΔEHOMO= 0,54 eV) e π* (ΔELUMO = 0,37 eV) do PFO e PPV foram suficientes para causar o aprisionamento e recombinação dos portadores dentro do poço, resultando em emissões características do PPV com picos bem definidos próximos a 520 nm, bastante distintas das emissões dos dispositivos referência, contendo somente PFO (banda larga e não definida de emissão com λ > 480 nm). A presença dos poços de potencial alterou significativamente as propriedades dos dispositivos levando a diminuição da voltagem de acendimento (Von) para 3,5 V mesmo para dispositivos contendo camada injetora que dificultava a injeção eletrônica. Quando há apenas um poço de potencial na camada ativa dos dispositivos, com ou sem camada injetora, o regime de corrente para voltagens abaixo de 3,5 V é ôhmico e unipolar, sendo ditado por buracos, mas quando a voltagem é maior do que 3,5 V o regime de corrente fica limitado pelo portador minoritário, o elétron. Surpreendentemente, quando são colocados dois poços na camada ativa, separando os portadores, tanto corrente como a formação excitônica e consequente recombinação, ficam sujeitas a um processo de tunelamento do portador majoritário, o buraco.