Μελέτη μηχανισμών ανάπτυξης οργανικών αγώγιμων υλικών σε εύκαμπτα πολυμερικά υποστρώματα με υγρές τεχνικές και μελέτη των οπτικών, δομικών και επιφανειακών ιδιοτήτων:
Creators: name: Ευαγγέλη, Χαράλαμπος Ανδρέα
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Φασματοσκοπική ελλειψομετρία
Αγώγιμα πολυμερή
Εύκαμπτες ηλεκτρονικε΄ς διατάξεις
Pedot.pps
Spin coating
PET
Spectroscopic ellipsometry
Conducting polymers
Flexible electronic devices

description: Η ανακάλυψη των αγώγιμων-ημιαγώγιμων πολυμερών έφερε επανάσταση στον τομέα των οπτοηλεκτρονικών και της ενέργειας. Στους Alan MacDiarmid, Hideki Shirakawa και Alan J. Heeger απονεμήθηκε το 2000 το βραβείο Nobel Χημείας το 2000 για την ανακάλυψη και την ανάπτυξη των ηλεκτρικά αγώγιμων πολυμερών, λόγω των μεγάλης σημασίας των πρακτικών εφαρμογών τους. Τα αγώγιμα πολυμερή αποτελούν μια νέα γενιά υλικών, στα οποία συνδυάζονται οι ηλεκτρικές ιδιότητες των μετάλλων και των ημιαγωγών με τα πλεονεκτήματα των πλαστικών. Το χαμηλό κόστος και η ευκολία παρασκευής, οι καλές μηχανικές ιδιότητες, καθώς και η εύκολη μεταβολή των ιδιοτήτων τους, δίνουν τη δυνατότητα στα αγώγιμα πολυμερή να χρησιμοποιηθούν σε πολλές τεχνολογικές εφαρμογές, αντικαθιστώντας τους συνήθεις ημιαγωγούς και τα μέταλλα.Τέτοιες εφαρμογές είναι η χρήση τους για την κατασκευή εύκαμπτων Οργανικών Διατάξεων Εκπομπής Φωτός (Organic Light Emitting Diodes, OLEDs) καθώς και εύκαμπτων οργανικών φωτοβολταϊκών κυψελίδων (Organic Photovoltaic, OPVs). Το σημαντικότερο πλεονέκτημα που θα προκύψει από τις διατάξεις αυτές είναι οι νέες δυνατότητες χρήσης και παρασκευής που θα αποκτήσουν αυτές οι διατάξεις. Θα μπορούν να παρασκευαστούν με roll to roll (r2r) διαδικασίες ευκολότερα, γρηγορότερα και με χαμηλότερο κόστος και οι χρήσεις τους λόγω της ευκαμπτότητας τους θα διευρυνθούν κατά πολύ. Η σύγχρονη τάση στον τομέα των οργανικών ηλεκτρονικών είναι η ανάπτυξη των διατάξεων αυτών σε εύκαμπτα πολυμερικά υποστρώματα και η βελτίωση των ιδιοτήτων των αγώγιμων – ημιαγώγιμων πολυμερικών υλικών. Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό την μελέτη της ανάπτυξης λεπτών υμενίων του ευρέως χρησιμοποιούμενου σε τέτοιες διατάξεις αγώγιμου πολυμερούς, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) σε πολυμερικά υποστρώματα PET καθώς και των οπτικών δομικών και επιφανειακών ιδιοτήτων τετοιων υμενίων.Το πρώτο μέρος της εργασίας είναι το θεωρητικό μέρος και διαιρείται σε τρία κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται εν συντομία οι βασικές αρχές λειτουργίας των OLEDs και των OPVs καθώς και μια εισαγωγή στα συζυγή πολυμερή και πιο συγκεκριμένα στο PEDOT:PSS. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή της πειραματικής διάταξης Spin Coating που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη των υμενίων και του τρόπου λειτουργίας της. Τέλος στο τρίτο κεφάλαιο δίνεται το θεωρητικό υπόβαθρο των πειραματικών τεχνικών χαρακτηρισμού που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτήν την εργασία.Το δεύτερο μέρος της εργασίας περιλαμβάνει το πειραματικό μέρος και τα αποτελέσματα. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων διαφόρων τύπων PEDOT:PSS καθώς και του μηχανισμού ανάπτυξης τους με Spin Coating.Ακολούθως στο πέμπτο κεφάλαιο αναφέρεται λεπτομερώς στην επιφανειακή τροποποίηση υποστρωμάτων PET και εναπόθεση PEDOT:PSS σε αυτά. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις αλλαγές που επιφέρει η τροποποίηση αυτή στις οπτικές ιδιότητες των υποστρωμάτων και των εναποτιθέμενων υμενίων. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται προσθήκη διαλύτη DMF στο διάλυμα PEDOT:PSS, τεχνική γνωστή ως δευτερεύον ντοπάρισμα με κύριο αποτέλεσμα την αύξηση της αγωγιμότητας των τελικά παραγόμενων υμενίων. Στα υμένια που εναποτειθενται γίνεται μελέτη του μηχανισμού αύξησης της αγωγιμότητας μέσο των αλλαγών στις οπτικές δομικές και επιφανειακές ιδιότητες των παραγόμενων υμενίων.
description: The discovery of conducting-semiconducting polymers has led to a real revolution in the optoelectronic and energy industries and technologies. In 2000 Alan MacDiarmid, Hideki Shirakawa and Alan J. Heeger were awarded the Chemistry Nobel Prize for the discovery and development of electrically conducting polymers due to their practical applications and of interdisciplinary development between chemistry and physics. Conducting Polymers are a new generation of materials that combine the electrical properties of metals and the mechanical properties of plastics. Their low cost and easy processing, their good mechanical properties and changing of their properties, has given the opportunity to replace inorganic metals and semiconductors in many technological applications such as flexible Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) and flexible Organic Photovoltaics (OPVs). The most important advantage following this replacement is the new potentials of applications and construction methods. They can be constructed easily, and cheaply with roll to roll (r2r) processes and their applications will be expanded. The current trend is the development of such devices on flexible substrates, and the improvement of the properties of conducting-semiconducting polymers. The present thesis has the aim to study the deposition of thin films of one widely used conducting polymer, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), on PET substrates and their optical structural and surface properties. The current thesis is constituted of two parts. The first part is the theoretical part and is divided in three chapters. In the first chapter the basic principal functions of OLEDs and OPVs are mentioned and an introduction to conjugated polymers and their properties with focus on PEDOT:PSS follows. In Chapter two we describe the Spin Coating technique that was used for the deposition of thin films. Finally, chapter three sets out the theoretical background of the experimental techniques that were used in this thesis. The second Part is the experimental part and it consists of three chapters. In chapter four a detailed study of the deposition of PEDOT:PSS thin films by spin coating technique is presented as well as the optical properties of different types of PEDOT:PSS films. Fifth Chapter is focused on the surface treatment of PET substrates by UV