Resumen de Contribuciones al estudio de materiales orgánicos y nanopartículas inorgánicas para su aplicación a dispositivos optoelectrónicos
La aparición de los polímeros conjugados semiconductores y sus aplicaciones en el campo de la optoelectrónica orgánica ha propiciado el empleo de estos materiales para la fabricación de diodos emisores de luz (PLEDs) y de dispositivos detectores de luz (fotodiodos) y/o fotovoltaicos.La amplia experiencia acumulada en el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos basados en semiconductores inorgánicos ha permitido avanzar con gran celeridad en este campo. Además, la fabricación de dispositivos basados en polímeros presenta considerables ventajas como son: la facilidad de procesado, posibilidad de fabricar dispositivos de gran tamaño, y emplear sustratos flexibles, y principalmente, el abaratamiento de costes. Esta última ventaja se ve incrementada, especialmente si se emplean técnicas de deposición a partir de polímeros solubles (como el spin-coating), que no requieren sistemas tan complejos como la evaporación en ultra alto vacío necesaria en los dispositivos inorgánicos. Todas estas razones han contribuido claramente a disparar el interés y número de las investigaciones realizadas en esta línea.
El objetivo principal de esta Tesis Docotoral es utilizar polímeros y materiales orgánicos para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos e investigar los diversos factores que afectan a su funcionamiento. Para ello se estudia el comportamiento de diodos electroluminiscentes y fotodetectores en función de parámetros típicos del proceso de fabricación de los mismos. Se utilizan diferentes materiales con ánimo de optimizar la fabricación y eficiencia de los dispositivos. Con la misma finalidad, se sintetizan nanopartículas en dispersión coloidal que posteriormente podrán ser incluidas en los dispositivos.
La metodología empleada en su realización es en su mayoría experimental, apoyada en el siguiente plan de trabajo:
-Fabricación de dispositivos optoelectrónicos orgánicos.
-Automatización y mejora de técnicas de caracterización optoelectrónica.
-Caracterización de dispositivos.
-Análisis de los resultados.
-Prueba de varias rutas de síntesis de nanopartículas inorgánicas para su inclusión en dispositivos optoelectrónicos orgánicos.
La fabricación de los dispositivos se lleva a cabo a partir de substratos BK7 recubiertos de óxido de Indio-Estaño (ITO) que realizan las veces de ánodo de los dispositivos. La deposición de los polímeros se realiza a partir de la disolución de los mismos utilizando la técnica de Spin-Coating (recubrimiento por giro). El cátodo se deposita en una cámara de alto vacío mediante el método de Efecto Joule. Los contactos de los dispositivos se realizan de forma manual mediante hilos de oro de 50 um de diámetro. Se lleva a cabo la caracterización optoelectrónica de los dispositivos fabricados y el acopio de equipos necesarios para tal efecto, desarrollándose diversos programas basados en el entorno gráfico LabVIEW de National Instruments con el fin de automatizar el proceso de medida y evitar la degradación de los dispositivos.
En particular, se estudia el comportamiento de diodos poliméricos basados en polifluoreno como potenciales detectores de luz. Concretamente, se utilizan dos tipos de polímeros como capa activa para los dispositivos fabricados: Poly(9,9-bis(6'-brominehexil)-fluorene phenylene) (PFBr2), polímero no comercial sintetizado especialmente para aplicaciones optoelectrónicas, y Poly(9,9-dihexilfluorene) (PFC6), polímero comercial.
Se presenta un estudio experimental de la influencia del espesor de Polianilina -depositada electroquímicamente- utilizada como capa inyectora de huecos en el comportamiento de PLEDs. Se preparan dos series de dispositivos que se diferenciaron en el polímero conjugado utilizado como capa activa: Poly(9-vinylcarbazole) (PVK), y un derivado soluble del PPV, Poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MDMO-PPV).
Se presenta un estudio experimental sobre la dependencia de los espectros de electroluminiscencia y la característica eléctrica de dispositivos LED basados en Poly(9-vinylcarbazole) (PVK) del disolvente, y mezcla de disolventes en distintas proporciones, utilizados en el procesado de la capa activa de los dispositivos.
Se realiza la síntesis de nanopartículas de Sulfuro de Cadmio (CdS), a partir de los precursores nitrato de Cadmio tetrahidratado y sulfuro de Sodio nonahidratado , en una serie de disoluciones acuosas de los estabilizadores polivinil alcohol (PVA) y polifosfato de sodio (NaPO3)x , con el objetivo de estudiar la influencia de la proporción de los estabilizadores PVA:SPP en las propiedades ópticas de los nanocristales de CdS.
