Nanoestruturas de carbono: sínteses, caracterizações e aplicações em dispositivos optoeletrônicos

• Autor(a) principal: Silva, Hálice de Oliveira Xavier
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14376
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Grafeno; Carbono amorfo; Dispositivos optoeletrônicos; Sputtering; CVD; Nanotecnologia

Neste trabalho, filmes finos de grafeno e de carbono amorfo puros (-C) e dopados com nitrogênio (-CNx) foram crescidos, caracterizados e utilizados na fabricação de dispositivos optoeletrônicos. Filmes finos de -C e -CNx foram utilizados como camada eletroluminesce nte em dispositivos emissores de luz. Estes filmes foram crescidos utilizando a técnica de RF magnetron sputtering em três séries de deposições onde foram otimizados o fluxo do gás de N2, a potência de deposição e a espessura dos filmes. Após o crescimento, estes filmes foram caracterizados estruturalmente, composicionalmente e opticamente utilizando as técnicas de difração de raios-X, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X e espectroscopia de absorção óptica na região do UV-Vis. Os resultados obtidos com essas caracterizações foram relacionados com a eficiência e luminescência dos dispositivos emissores de luz fabricados a partir destes filmes que foram depositados sobre substratos de ITO, utilizados como ânodo, e sob um filme de alumínio de 120 nm, utilizado como cátodo. O melhor dispositivo exibiu um espectro de eletroluminescência que cobre praticamente toda a região do visível, com uma máxima luminescência de 206 cd/m2 em 9,86 V e eficiência de corrente de 1,31x10-2 cd/A em 15,62x10-4 mA/cm2. Estes valores são aproximadamente três ordens de grandeza maiores do que outros dispositivos similares encontrados na literatura. Os filmes de grafeno foram crescidos pela técnica CVD e foram utilizados como ânodo na fabricação de OLEDs com a seguinte arquitetura: Grafeno/CuP c/ - NPB/Alq3/Al. Os filmes de grafeno foram caracterizados eletricamente, opticamente e estruturalmente utilizando as técnicas de efeito Hall, espectroscopia de absorção óptica UV-Vis e espectroscopia Raman. Os filmes de grafeno exibiram resistência de folha de 500 Ω/quadrado, alta transmitância óptica na região do visível de aproximadamente 90% em 550 nm e alto grau de cristalinidade, além de grande uniformidade em grandes áreas. O OLED de grafeno (G-OLED) acendeu com uma voltagem aplicada de 2,75 V, muito antes do OLED de referência fabricado utilizando ITO comercial como ânodo, (I-OLED), que acendeu com uma voltagem de 3,80 V. O I-OLED exibiu um máximo de eficiê nc ia de corrente de 0,95 cd/A em uma luminescência de 1.400 cd/m2, muito menor do que a exibida pelo G-OLED, que para essa mesma luminescência apresentou uma eficiência de corrente de 9,67 cd/A atingindo um máximo de 19,26 cd/A em 6.352 cd/m2. A eficiê nc ia de potência do G-OLED é uma ordem de grandeza maior do que a do I-OLED, sendo a máxima atingida pelo G-OLED de 5,6x10-1 lm/W em 254 cd/m2 e pelo I-OLED de 4,9x10-2 lm/W em 0,27 cd/m2. Além disso, a eletroluminescência máxima atingida pelo G-OLED, de 6.351 cd/m2 em 11,20 V, é maior do que a exibida pelo I-OLED, de 5.863 cd/m2 em 10,75 V