Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping

Els dispositius de semiconductors orgànics estan guanyant importància en l'obertura d'una gran varietat d'aplicacions en l'actualitat. Una estratègia clau per desenvolupar dispositius electrònics orgànics de millor rendiment és el dopatge molecular, on s'introdueix una molèc...

ver descrição completa

Detalhes bibliográficos
Autor: Babuji, Adara|||0000-0002-3787-9747
Formato: tesis doctoral
Fecha de publicación:2022
País:España
Recursos:Universitat Autònoma de Barcelona
Repositorio:Dipòsit Digital de Documents de la UAB
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:ddd.uab.cat:271717
Acesso em linha:https://ddd.uab.cat/record/271717
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave:Electrònica orgànica
Electrónica orgánica
Organic electronics
Dopatge en semiconductors orgànics
Dopaje en semiconductores organicos
Doping in organic semiconductors
Transistors orgànics d'efecte de camp
Transistores orgánicos de efecto de campo
Organic field-effect transistors
Ciències de la Salut
id ES_d21322e7154baff2bebd554a027b6afd
oai_identifier_str oai:ddd.uab.cat:271717
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
title Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
spellingShingle Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
Babuji, Adara|||0000-0002-3787-9747
Electrònica orgànica
Electrónica orgánica
Organic electronics
Dopatge en semiconductors orgànics
Dopaje en semiconductores organicos
Doping in organic semiconductors
Transistors orgànics d'efecte de camp
Transistores orgánicos de efecto de campo
Organic field-effect transistors
Ciències de la Salut
title_short Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
title_full Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
title_fullStr Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
title_full_unstemmed Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
title_sort Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor doping
dc.creator.none.fl_str_mv Babuji, Adara|||0000-0002-3787-9747
author Babuji, Adara|||0000-0002-3787-9747
author_facet Babuji, Adara|||0000-0002-3787-9747
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Barrena, Esther
Ocal García, Carmen
Pellicer, Eva
dc.subject.none.fl_str_mv Electrònica orgànica
Electrónica orgánica
Organic electronics
Dopatge en semiconductors orgànics
Dopaje en semiconductores organicos
Doping in organic semiconductors
Transistors orgànics d'efecte de camp
Transistores orgánicos de efecto de campo
Organic field-effect transistors
Ciències de la Salut
topic Electrònica orgànica
Electrónica orgánica
Organic electronics
Dopatge en semiconductors orgànics
Dopaje en semiconductores organicos
Doping in organic semiconductors
Transistors orgànics d'efecte de camp
Transistores orgánicos de efecto de campo
Organic field-effect transistors
Ciències de la Salut
description Els dispositius de semiconductors orgànics estan guanyant importància en l'obertura d'una gran varietat d'aplicacions en l'actualitat. Una estratègia clau per desenvolupar dispositius electrònics orgànics de millor rendiment és el dopatge molecular, on s'introdueix una molècula dopant per augmentar els portadors de càrrega. Malgrat els avenços en el camp, molt pocs estudis s'han centrat a entendre les relacions estructura-propietat en el dopatge molecular. És ben sabut que l'estructura de les molècules OSC afecta la cristal·linitat de les pel·lícules, però les seves implicacions sobre el mecanisme de dopatge i l'eficiència del dopatge no s'han explorat del tot. En aquesta tesi, explorem les propietats interfacials dopants/semiconductors orgànics en relació amb l'estructura molecular de les molècules emprades. Per a la investigació s'han escollit derivats de BTBT amb diferents grups laterals en combinació amb dos dopants, que tenen una energia d'ionització similar però amb diferents formes moleculars. Mitjançant l'ús d'una combinació de tècniques de difracció de raigs X basades en sincrotró, AFM i mètodes espectroscòpics, s'han investigat les propietats interfacials i l'evolució dels nivells electrònics durant el dopatge. En primer lloc, s'ha investigat l'estructura de la interfície formada entre C60F48 i C8-BTBT. Es va demostrar que l'impacte de C60F48 en els OFET C8-BTBT té un doble paper beneficiós en la millora de la mobilitat i l'estabilitat dels OFET C8-BTBT. S'ha realitzat una investigació addicional del paper dels grups laterals de semiconductors orgànics en les propietats interfacials comparant les interfícies C60F48/DPh-BTBT i C60F48/C8-BTBT. En ambdós casos s'observen diferents morfologies interfacials, que afecten fortament la distribució de la funció de treball a nanoescala de la interfície. Per investigar la influència de l'estructura molecular del dopant, es van investigar pel·lícules d'heteroestructura de F6TCNNQ sobre C8-BTBT. A diferència de C60F48, F6TCNNQ és pla. S'observa que els complexos de transferència de càrrega F6TCNNQ-C8-BTBT s'estaven formant a la interfície durant la deposició F6TCNNQ, que genera portadors mòbils lliures a la pel·lícula, per tant, millora la mobilitat i provoca un canvi en la tensió llindar dels OFET C8-BTBT. Finalment, s'ha realitzat la caracterització de la formació de complexos de transferència de càrrega a diferents temperatures, heteroestructures invertides i pel·lícules coevaporades C8-BTBT-F6TCNNQ.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2
2022-01-01
2022
2022-01-01
dc.type.none.fl_str_mv Tesi doctoral
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
VoR
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://ddd.uab.cat/record/271717
url https://ddd.uab.cat/record/271717
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Dipòsit Digital de Documents de la UAB
instname:Universitat Autònoma de Barcelona
instname_str Universitat Autònoma de Barcelona
reponame_str Dipòsit Digital de Documents de la UAB
collection Dipòsit Digital de Documents de la UAB
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869420318472273920
spelling Significance of molecular and crystal structure on organic semiconductor dopingBabuji, Adara|||0000-0002-3787-9747Electrònica orgànicaElectrónica orgánicaOrganic electronicsDopatge en semiconductors orgànicsDopaje en semiconductores organicosDoping in organic semiconductorsTransistors orgànics d'efecte de campTransistores orgánicos de efecto de campoOrganic field-effect transistorsCiències de la SalutEls dispositius de semiconductors orgànics estan guanyant importància en l'obertura d'una gran varietat d'aplicacions en l'actualitat. Una estratègia clau per desenvolupar dispositius electrònics orgànics de millor rendiment és el dopatge molecular, on s'introdueix una molècula dopant per augmentar els portadors de càrrega. Malgrat els avenços en el camp, molt pocs estudis s'han centrat a entendre les relacions estructura-propietat en el dopatge molecular. És ben sabut que l'estructura de les molècules OSC afecta la cristal·linitat de les pel·lícules, però les seves implicacions sobre el mecanisme de dopatge i l'eficiència del dopatge no s'han explorat del tot. En aquesta tesi, explorem les propietats interfacials dopants/semiconductors orgànics en relació amb l'estructura molecular de les molècules emprades. Per a la investigació s'han escollit derivats de BTBT amb diferents grups laterals en combinació amb dos dopants, que tenen una energia d'ionització similar però amb diferents formes moleculars. Mitjançant l'ús d'una combinació de tècniques de difracció de raigs X basades en sincrotró, AFM i mètodes espectroscòpics, s'han investigat les propietats interfacials i l'evolució dels nivells electrònics durant el dopatge. En primer lloc, s'ha investigat l'estructura de la interfície formada entre C60F48 i C8-BTBT. Es va demostrar que l'impacte de C60F48 en els OFET C8-BTBT té un doble paper beneficiós en la millora de la mobilitat i l'estabilitat dels OFET C8-BTBT. S'ha realitzat una investigació addicional del paper dels grups laterals de semiconductors orgànics en les propietats interfacials comparant les interfícies C60F48/DPh-BTBT i C60F48/C8-BTBT. En ambdós casos s'observen diferents morfologies interfacials, que afecten fortament la distribució de la funció de treball a nanoescala de la interfície. Per investigar la influència de l'estructura molecular del dopant, es van investigar pel·lícules d'heteroestructura de F6TCNNQ sobre C8-BTBT. A diferència de C60F48, F6TCNNQ és pla. S'observa que els complexos de transferència de càrrega F6TCNNQ-C8-BTBT s'estaven formant a la interfície durant la deposició F6TCNNQ, que genera portadors mòbils lliures a la pel·lícula, per tant, millora la mobilitat i provoca un canvi en la tensió llindar dels OFET C8-BTBT. Finalment, s'ha realitzat la caracterització de la formació de complexos de transferència de càrrega a diferents temperatures, heteroestructures invertides i pel·lícules coevaporades C8-BTBT-F6TCNNQ.Los dispositivos semiconductores orgánicos están ganando importancia al abrir una amplia variedad de aplicaciones en la actualidad. Una estrategia clave para desarrollar dispositivos electrónicos orgánicos de mejor rendimiento es mediante el dopaje molecular, donde se introduce una molécula dopante para aumentar los portadores de carga. A pesar de los avances en el campo, muy pocos estudios se han centrado en comprender las relaciones entre las propiedades estructurales y el dopaje molecular. Es bien sabido que la estructura de las moléculas de OSC afecta la cristalinidad de las películas, pero sus implicaciones en el mecanismo de dopaje y la eficiencia del dopaje no se han explorado completamente. En esta tesis, exploramos las propiedades interfaciales del dopante/semiconductor orgánico en relación con la estructura molecular de las moléculas empleadas. Para la investigación, se eligieron derivados de BTBT con diferentes grupos laterales en combinación con dos dopantes, que tienen una energía de ionización similar pero con diferentes formas moleculares. Mediante el uso de una combinación de técnicas de difracción de rayos X basadas en sincrotrón, AFM y métodos espectroscópicos, se investigaron las propiedades interfaciales y la evolución de los niveles electrónicos durante el dopaje. En primer lugar, se ha investigado la estructura de la interfaz formada entre C60F48 y C8-BTBT. Se demostró que el impacto de C60F48 en los OFET C8-BTBT tiene un doble papel beneficioso en la mejora de la movilidad y la estabilidad de los OFET C8-BTBT. Se ha llevado a cabo una mayor investigación del papel de los grupos laterales de semiconductores orgánicos en las propiedades interfaciales comparando las interfaces C60F48/DPh-BTBT y C60F48/C8-BTBT. En ambos casos se observan diferentes morfologías interfaciales, que afectan fuertemente la distribución de la función de trabajo a nanoescala de la interfaz. Para investigar la influencia de la estructura molecular dopante, se investigaron películas de heteroestructura de F6TCNNQ en C8-BTBT. A diferencia de C60F48, F6TCNNQ es plano. Se observa que los complejos de transferencia de carga F6TCNNQ-C8-BTBT se estaban formando en la interfaz durante la deposición de F6TCNNQ, lo que genera portadores móviles libres en la película, lo que mejora la movilidad y provoca un cambio en el voltaje umbral de los OFET C8-BTBT. Finalmente, se ha realizado la caracterización de la formación de complejos de transferencia de carga a diferentes temperaturas, heteroestructuras invertidas y películas coevaporadas C8-BTBT-F6TCNNQ.Organic semiconductor devices are gaining importance by opening a wide variety of applications nowadays. A key strategy for developing better performing organic electronic devices is via molecular doping, where a dopant molecule is introduced to increase charge carriers. Despite the advances in the field, very few studies have focused on understanding the structural-property relationships in molecular doping. It is well known that the structure of OSC molecules affect the crystallinity of the films but its implications on the doping mechanism and efficiency of doping have not been fully explored. In this thesis, we explore the dopant/organic semiconductor interfacial properties in relation to the molecular structure of the employed molecules. BTBT derivatives with different side groups in combination with two dopants, which have similar ionization energy but with different molecular shapes have been chosen for the investigation. By using a combination of synchrotron-based X-ray diffraction techniques, AFM and spectroscopic methods, the interfacial properties and evolution of electronic levels during doping have been investigated. First, the structure of the interface formed between C60F48 and C8-BTBThas been investigated. The impact of C60F48 on C8-BTBT OFETs was demonstrated to have a double beneficial role in improving the mobility and stability of C8-BTBT OFETs. Further investigation of the role of organic semiconductor side groups in the interfacial properties has been conducted by comparing the C60F48/DPh-BTBT and C60F48/C8-BTBT interfaces. Different interfacial morphologies are observed in both cases, which strongly affect the nanoscale work function distribution of the interface. To investigate the influence of dopant molecular structure, heterostructure films of F6TCNNQ on C8-BTBT were investigated. Unlike C60F48, F6TCNNQ is planar. It is observed that F6TCNNQ-C8-BTBT charge transfer complexes were forming at the interface during F6TCNNQ deposition, which generates free mobile carriers in the film hence enhancing the mobility and causing a shift in threshold voltage of C8-BTBT OFETs. Finally, characterization of charge transfer complex formation at different temperatures, inverted heterostructures and C8-BTBT-F6TCNNQ co-evaporated films have been performed.Barrena, EstherOcal García, CarmenPellicer, Eva 22022-01-0120222022-01-01Tesi doctoralhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06VoRhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://ddd.uab.cat/record/271717reponame:Dipòsit Digital de Documents de la UABinstname:Universitat Autònoma de BarcelonaInglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:ddd.uab.cat:2717172026-06-06T12:50:31Z
score 15.300719

Registos relacionados