Yπολογιστική μελέτη της προσρόφησης του νερού στην επιφάνεια του αργύρου. Μεταβολή του έργου εξόδου και επίδραση στην απόδοση των OPVs και των OLEDs
Creators: name: Σφουγγάρη, Ελένη Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Προσρόφηση μορίων νερού
Οργανικά ηλεκτρονικά
Υπολογισμοί πρώτων αρχών
Water adsorption
Organic electronics
First-principles calculations

description: Το θέμα που πραγματεύεται η παρούσα διπλωματική είναι η μελέτη με μεθόδους πρώτων αρχών της προσρόφησης μορίων νερού στην (111) επιφάνεια του αργύρου με σκοπό να εντοπιστεί η επίδραση που θα έχει τυχόν μεταβολή του έργου εξόδου του μετάλλου στην λειτουργία των οργανικών φωτοβολταϊκών (OPVs) και των οργανικών διόδων φωτοεκπομπής (OLEDs). Oι υπολογισμοί γίνονται με τη χρήση της θεωρίας συναρτησιοειδούς της πυκνότητας (Density Functional Theory-DFT) και οι δυνάμεις van der Waals, που αναμένεται να παίζουν σημαντικό ρόλο στο υπό μελέτη σύστημα, λαμβάνονται υπόψη με τη μέθοδο DFT-D3 του Grimme. Ως πρώτο βήμα μελετάται η (111) επιφάνεια του αργύρου και υπολογίζονται η επιφανειακή ενέργεια και το έργο εξόδου. Επειτα μελετάται η προσρόφηση του νερού στην επιφάνεια. Εξετάζονται διάφορα ποσοστά επικάλυψής της από μόρια νερού και προσδιορίζονται οι δομικές και ενεργειακές ιδιότητες των συστημάτων. Ως επόμενο βήμα προσδιορίζεται η μεταβολή του ηλεκτροστατικού δυναμικού της επιφάνειας για όλα τα ποσοστά επικάλυψης. Προκειμένου να διασαφηνιστεί η προέλευση της παρατηρούμενης αυτής μεταβολής, εξετάζεται η συμβολή του εγγενούς διπόλου του νερού και του διεπιφανειακού διπόλου που δημιουργείται στην διεπιφάνεια μετάλλου/νερού κατά την προσρόφηση. Τέλος προσδιορίζεται η μεταβολή στο έργο εξόδου της Αg(111) και εξετάζεται η επίδραση που επιφέρει στην λειτουργία των ΟPVs και των ΟLEDs.
description: The purpose of the present thesis is to study from first-principles the adsorption of water molecules on the (111) surface of silver, in order to examine possible changes on the metal work function, a factor that affects energy level alignment and therefore the performance of organic electronic devices (OPVs and OLEDs). First principles calculations are based on density functional theory (DFT) and van der Waals interactions are taken into account by implementing DFT-D3 method of Grimme. As a first step, the clean (111) surface of silver is studied and important properties like surface energy and work function are calculated. As a next step, we study the adsorption of water molecules on the metal surface. The properties of the metal-water system have been addressed by modeling several water coverages on the Ag (111) surface and the obtained structures are structurally and energetically examined. The induced Ag (111) electrostatic potential change upon water adsorption is then calculated for all the systems modeled. In order to elucidate the origin of the observed electrostatic potential modification, we examine the contribution of the intrinsic water dipole and the interfacial dipole formed in water-metal interface. Finally, we identify the induced Ag (111) work function modification and demonstrate its effect on the performance of conventional and inverted organic photovoltaic devices and OLEDs.