Desenvolvimento, produção e caracterização de compósito semicondutor com elevada estabilidade química

Abstract

The electrical properties of solution-processed electronic materials have been studied because it is possible produces low-cost electronic devices by high productivity techniques as, for example, screen printing, spray-coating and roll-to-roll. In this research, we studied the electrical properties of a composite prepared with doped poly(o-methoxyaniline), POMA, and with 3-glycidyloxypropyl-trimethoxysilane, GPTMS. We produced lms of this composite onto glass substrates by spray-coating and gold top electrodes, electrical contacts, were produced by thermal evaporation. The electrical characterization of the composite was performed in steady state (dc) regime in order to study the dependence of the composite electrical conductivity with the POMA concentration in the GPTMS matrix. The composite material exhibited low electrical conductivity for POMA concentrations below 50%-wt, with an abrupt enhancement of the electrical conductivity with the POMA concentration increasing. The transition between the low and high conductivity regimes was interpreted considering that for 50% -wt of POMA occurs the percolation of the electronic phase on the biphasic material. The charge transport mechanism in the composite was studied performing the electrical characterization in diverse temperature conditions. The dependence of the composite electrical conductivity on the temperature was interpreted considering the hopping model as charge transport mechanism. We showed that the charge transport activation energy in the composite exhibits a linear increasing, from 10 meV to 80 meV, with the increasing of the POMA concentration

A caracterização e o estudo das propriedades elétricas de materiais que possam ser por rota líquida vêm crescendo constantemente. Esta classe de materiais permite o emprego de técnicas de baixo custo e alta produtividade como serigrafia, spray-coating e roll-to-roll para a produção de dispositivos eletrônicos. Materiais condutores e semicondutores com tais características podem ser aplicados como eletrodos e como material ativo em uma série de dispositivos eletrônicos, opto-eletrônicos e sensores. Neste trabalho as propriedades elétricas de um compósito preparado com o material semicondutor poli(ometoxianilina) (POMA) dopado com o acido p-toluenossulfônico e com 3-glycidiloxipropil- Trimet oxisilano (GPTMS) como fase com elevada estabilidade química foram estudadas. Com este compósito foram produzidos lmes sobre substratos de vidro por deposição spray. Sobre estes lmes foram depositados eletrodos de ouro por evaporação térmica de metais, viabilizando a caracterização elétrica, que foi efetuada em regime estacionário (dc). Com a caracterização em temperatura ambiente foi estudada a dependência da condutividade elétrica dos compósitos em função das concentrações do pol mero semicondutor na matriz de GPTMS. Foi determinado que o material apresenta baixa condutividade elétrica (abaixo de 50% de POMA), ocorrendo uma transição abrupta da condutividade do compósito para um regime com elevada condutividade elétrica (acima de 50% de POMA). A transição entre estes regimes foi interpretada considerando-se que para concentrações de POMA em torno de 50% ocorre a percolação desta fase no material bifásico. O transporte de cargas nestes compósitos foi estudado com a caracterização elétrica em função da temperatura. Os dados experimentais foram interpretados segundo o modelo do transporte de cargas via hopping obtendo-se a energia de ativação em um intervalo de 10 meV a 80 meV linearmente crescente com a...