Ana Flórida Bozza¹ (IC), Rogério Valaski² (PG),

Liliana Micaroni¹ (PQ) e Ivo Alexandre Hümmelgen² (PQ)

Departamento de Química¹e Departamento de Física²,

Universidade Federal do Paraná, C. Postal 19081, 81531-990, Curitiba-PR

‘palavras chave’ poli(3-metiltiofeno), dióxido de estanho, dispositivo eletrônico.

Introdução

O grande interesse no estudo dos polímeros condutores são as aplicações tecnológicas que estes materiais podem ter devido às suas diversas propriedades. Estes polímeros podem ser eletroquimicamente sintetizados sobre a superfície do eletrodo e quando submetidos a um processo redox alteram reversivelmente sua condutividade elétrica. O poli(3-metiltiofeno), PMeT, é um material bastante estudado devido à estabilidade nas condições ambientes e tem boa adesão a diferentes eletrodos [1]. No estado reduzido, o polímero apresenta comportamento de semicondutor podendo ser utilizado como material fotoativo num dispositivo fotovoltaico. Esse dispositivo deve ter um eletrodo transparente para permitir a incidência de luz e, normalmente, é usado o óxido de estanho dopado com índio, ITO. Recentemente, dispositivos emissores de luz preparados com dióxido de estanho, TO, apresentaram boa estabilidade [2]. O objetivo desse trabalho é a montagem de um dispositivo eletrônico com uma estrutura tipo "sanduíche" TO|PMeT|metal (metal: Al ou Ni), sendo o PMeT eletrosintetizado sobre o substrato TO.

Parte Experimental

O substrato TO foi produzido via CVD (deposição por vapor químico), pela evaporação do SnCl₂ sobre uma lamínula de vidro [3]. O PMeT foi sintetizado galvanostaticamente (j=3,75 mA.cm^-2) sobre o substrato TO, em uma célula eletroquímica de um compartimento contendo uma solução do monômero 3-metiltiofeno 0,1 mol/L e do eletrólito (CH₃)₄NBF₄ 0,02 mol/L em acetonitrila anidra. Como contra-eletrodo foi usado um fio de platina e como eletrodo de referência um fio de prata. Para a montagem do dispositivo TO|PMeT|metal (Al ou Ni), conforme figura 1, o filme de PMeT foi reduzido, polarizando-o em –0,5 V, na célula com os três eletrodos, sendo o eletrólito uma solução de (CH₃)₄NBF₄ 0,1 mol/L em acetonitrila. O metal (Al ou Ni), usado como o outro eletrodo do dispositivo, foi depositado por evaporação à vácuo. As medidas eletroquímicas foram realizadas no potenciostato PAR 273 A e as medidas elétricas, de corrente em função do potencial, em um eletrômetro. A espessura dos filmes foi medida em um perfilômetro Dektak.

Figura 1: Vista lateral do dispositivo TO|PMeT|metal

Resultados e Discussão

Filmes de PMeT foram preparados com diferentes densidades de carga, de 50 a 350 mCcm^-2, sobre o substrato TO e a espessura medida dos filmes, 100 e 380 nm, variou linearmente com a carga usada na síntese. Os filmes de PMeT de diferentes espessuras foram analisados por microscopia eletrônica de varredura apresentando morfologia globular e porosa. Foram obtidos voltamogramas cíclicos do PMeT sobre os substratos TO e ITO, para comparação, e notou-se no caso do TO uma maior diferença entre os potenciais dos picos redox, devido à maior resistência do substrato TO. O espectro de absorção do PMeT, no estado reduzido, apresentou um l _max = 490 nm e determinou-se, pelo espectro, a energia do gap do polímero sendo em torno de 1,9 eV. Foram feitas medidas elétricas do dispositivo TO|PMeT|metal, por corrente em função do potencial I(V), para o estudo do mecanismo de transporte de carga. No caso do dispositivo TO|PMeT|Ni, há uma dependência linear da corrente em função do potencial, indicando que o transporte de carga é limitado pela carga-espacial e no dispositivo TO|PMeT|Al deve ocorrer injeção termiônica. Foi proposto um esquema de energia para a interface polímero|metal e calculada a mobilidade dos portadores de carga, sendo em torno de 4 x 10^-4 cm²V^-1s^-1. Este valor é apenas uma estimativa, pois o filme de PMeT apresenta elevada rugosidade, o que pode ser uma vantagem para os dispositivos fotovoltaicos uma vez que aumenta o contato entre os eletrodos facilitando a coleta de carga.

Conclusão

Referências

[1] L. Micaroni, D. Dini, F. Decker, Marco-A. De Paoli, J. Solid State Electrochem. 3 (1999) 352.

[2] A. C. Arias, L. S. Roman, T. Kugler, R. Toniolo, M. S. Merúvia e I. A. Hümmelgen, Thin Solid Films, submetido.

[3] Y. P. Yadava, G. Denicolo, A. C. Arias, L.S. Roman e I. A. Hümmelgen, Mater. Chem. & Phys. 48 (1997) 263.

Capes, CNPq e PADCT/CNPq