Uso do Modelo de Holstein-Peierls para o estudo do transporte de carga em cristais de pentatienoaceno

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Torres, Rayane Tayná da Costa
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/42187
Resumo: Dissertação (mestrado) – Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciências de Materiais, 2021.
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Os cristais moleculares orgânicos são semicondutores de grande relevância, pois são materiais dotados de característic as únicas, como compressibilidade e flexibilidade. Dentre os cristais moleculares, o pentatienoaceno (5TA ou PTA) destaca-se por apresentar estrutura cristalina bem definida e boa estabilidade. Apesar de excelente versatilidade estrutural, os semicondutores orgânicos tem movimento complexo de elétrons. Por isso, o transporte de carga é considerado uma das características mais importantes a ser aprimorada, para assim melhorar o desempenho dos dispositivos. Os responsáveis por caracterizar o transporte de carga nos semicondutores orgânicos são os pólarons: excitações coletivas que causam deformação da rede na presença de carga. Como os cristais moleculares têm graus de liberdade intramolecular e intermolecular, o modelo adequado para analisar o transporte de carga é chamado de Holstein-Peierls, este modelo leva em consideração a influência dos acoplamentos elétron-fônon local e não-local. É inexistente na literatura, uma análise aprofundada sobre as propriedades estacionárias e dinâmicas dos portadores de carga no 5TA, mesmo sendo de grande importância para o desenvolvimento da eletrônica. O objetivo desse trabalho é estudar o transporte de cargas em cristais moleculares de 5TA, levando em consideração a influência dos acoplamentos elétron-fônon intramolecular e intermolecular, usando o modelo semiclássico de Holstein-Peierls. Em relação aos resultados, os parâmetros desempenharam papel importante, pois por meio deles surge a possibilidade de formar quase-partículas (pólarons) estáveis no sistema. A estabilidade do pólaron, medida aqui pela energia de formação, está dentro dos valores esperados para os semicondutores. A região paramétrica de interesse encontrada nos cristais de PTA é a que produz o pólaron estendido de forma estável. Em relação a dinâmica, o movimento do pólaron pode ocorrer para um limiar de campo elétrico que supera o valor padrão de semicondutores cristalinos orgânicos. Além disso, os resultados mostram que o transporte de carga é essencialmente unidimensional em cristais de 5TA.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).The pentathienoacene molecular crystal is a good organic semiconductor in terms of charge transport, therefore a promising material for organic electronics. The so -called organic electronics brings new perspectives to technology by inserting in the scientific world the organic semiconductors, materials characterized by being recyclable, lightweight, cheap, relying on abundant resources, and of superior efficiency to inorganic devices. The most prominent optoelectronic devices for organic electronics are organic light-emitting diodes (OLEDs) and organic photovoltaic cells (OPVs). Organic molecular crystals are semiconductors of great relevance, because they are materials with unique characteristics such as compressibility and flexibility. Among the molecular crystals, pentathienoacene (5TA or PTA) stands out for its well- defined crystal structure and good stability. Despite their excellent structural versatility, organic semiconductors have complex electron movement. Therefore, charge transport is considered one of the most important characteristics to be improved in order to improve the performance of the devices. Responsible for characterizing the charge transport in organic semiconductors are the polarons: collective excitations that cause lattice deformation in the presence of charge. Since molecular crystals have intramolecular and intermolecular degrees of freedom, the model suitable for analyzing charge transport is called Holstein-Peierls, this model takes into account the influence of local and non-local electron-phonon couplings. An in-depth analysis of the stationary and dynamic properties of charge carriers in 5TA is lacking in the literature, even though it is of great importance for the development of electronics. The objective of this work is to study charge transport in 5TA molecular crystals, taking into account the influence of intramolecular and intermolecular electron-phonon couplings, using the Holstein-Peierls semiclassical model. In relation to the results, the parameters played an important role, because through them arises the possibility of forming stable quasi-particles (polarons) in the system. The stability of the polaron, measured here by the formation energy, is within the expected values for semiconductors. The parametric region of interest found in PTA crystals is the one that produces the stably extended polaron. Regarding dynamics, the movement of the polaron can occur for an electric field threshold that exceeds the standard value for organic crystalline semiconductors. Furthermore, the results show that charge transport is essentially one- dimensional in 5TA crystals.Faculdade UnB Planaltina (FUP)Programa de Pós-Graduação em Ciências de MateriaisRibeiro Júnior, Luiz AntônioTorres, Rayane Tayná da Costa2021-10-28T19:57:45Z2021-10-28T19:57:45Z2021-10-282021-08-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfTORRES, Rayane Tayná da Costa. Uso do Modelo de Holstein-Peierls para o estudo do transporte de carga em cristais de pentatienoaceno. 2021. 63 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências de Materiais) – Universidade de Brasília, Brasília, 2021.https://repositorio.unb.br/handle/10482/42187A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-07-01T20:24:29Zoai:repositorio.unb.br:10482/42187Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-07-01T20:24:29Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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