Tuning the electral conductivity of an n-type organic semiconductor by means of solution doping for thermoeletric applications - Sousa, Angel Roberta Oliveira de (2020)
Dispositivos termoelétricos orgânicos são polímeros condutores capazes de converter energia térmica em elétrica, e vice-versa, através dos efeitos Seebeck e Peltier. A dopagem desses materiais orgânicos é uma das mais importantes abordagens utilizadas para melhorar e controlar as propriedades elétricas dos polímeros, principalmente dos semicondutores tipo n, os quais são reconhecidamente o empecilho para o avanço da performance dos dispositivos termoelétricos, devido ao seu desempenho aquém ao dos semicondutores tipo p e sua dopagem ineficiente. Sistemas utilizando Poly{[N,N′-bis(2-octildodecil)-nafthaleno - 1 , 4 , 5 , 8 - bis ( dicarboximida ) - 2 , 6 - diil ] - alt - 5 , 5′ - ( 2 , 2′ -bitiofeno) P(NDI2OD-T2), também conhecido como N2200, como material da matriz foram extensivamente investigados com os dopantes 4-(1,3-Dimetil-2,3-di-hidro-1H-benzoimidazol-2-il)fenil)dimetilamina (NDMBI) dímero de mesetileno pentametilciclopentandienil rutênio ((RuCp*mes)2), 4- (1,3-Dimetil-2,3-di-hidro-1H-benzoimidazol-2-il)-N,N-difenilanilina (DPBI), hidrato de fluoreto de tetrabutilamônio (TBAF), entre outros, porém nada foi reportado acerca do dímero do NDMBI. Diante disto, o presente trabalho se voltou para o estudo do efeito do aumento da concentração do (NDMBI)2 na matriz do N2200, principalmente seu impacto nas propriedades elétricas e na morfologia do filme produzido. Para tanto, foram utilizados espectroscopia no ultravioleta visível (UV-vis), espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE), microscopia de força atômica (AFM), microscopia de potencial de superfície (KPFM), estação de medida elétrica pelo método de dois pontos e um equipamento especializado para medidas termoelétricas de filmes finos da Linseis. As caracterizações elétricas permitiram medir uma melhora na condutividade elétrica de até 4 ordens para a amostra de 20% N2200-(NDMBI)2 quando comparada ao N2200 sem a dopagem. O coeficiente Seebeck das amostras de 10% e 20% foram, respectivamente, -80 uV/K e -60uV/K a 30ºC. O AFM e o KPM auxiliaram na compreensão da correlação entre a quantidade de dopante presente, a condutividade elétrica e o aspecto morfológico do filme.