Mobilidade eletrônica em cristais de Bi-rodaminas e seus análogos de enxofre : uma previsão teórica

Abstract

Apesar do grande desenvolvimento nas ultimas d ´ ecadas na ´ area de materiais ´ organicos, ainda existe muito a ser estudado, desde propriedades b ˆ asicas at ´ e a fabricac¸ ´ ao˜ eficiente e construc¸ao de novos dispositivos, o que possibilitar ˜ a a fabricac¸ ´ ao em larga ˜ escala e a comercializac¸ao de componentes eletr ˜ onicos com menor custo de produc¸ ˆ ao˜ e mais eficientes, contribuindo para uma reduc¸ao do consumo energ ˜ etico e menor ´ degradac¸ao do meio ambiente com materiais menos poluentes. Com a evoluc¸ ˜ ao do ˜ processo de fabricac¸ao, nos dias atuais j ˜ a´ e poss ´ ´ıvel encontrar uma gama de dispositivos eletronicos que embarcam componentes org ˆ anicos como os OLEDs (Organic ˆ Light Emitting Diodes), que sao os dispositivos de maior avanc¸o e sucesso comercial. ˜ Outros tipos de dispositivos, entretanto, ainda necessitam de muito conhecimento para que possam se tornar uma realidade comercial como OFETs (Organic Field Effect Transistor) e OPVs (Organic Photovoltaic). Para que aplicac¸oes como c ˜ elulas sola- ´ res tenham sucesso, e necess ´ ario que se entenda o funcionamento de propriedades ´ chave de estrutura eletronica como a criac¸ ˆ ao e recombinac¸ ˜ ao de ˜ excitons, ja para ´ OFETs, a mobilidade eletronica exerce um papel fundamental. Quanto maior a mo- ˆ bilidade melhor a chance de aplicac¸oes reais e para que altas mobilidades existam, ˜ outras propriedades apresentam papel fundamental, como o acoplamento eletronico e ˆ a energia de reorganizac¸ao, por exemplo. Pesquisadores reportaram novos materiais ˜ baseados em bi-rodaminas e analogos de enxofre com alta mobilidade eletr ´ onica (0,24 ˆ cm2 V −1s −1 ) e estabilidade na presenc¸a de oxigenio. Neste trabalho realiza-se uma ˆ investigac¸ao te ˜ orica de propriedades eletr ´ onicas utilizando os modelos de ˆ hopping semi-classico de Marcus (SCM) e Marcus-Levich-Jortner (MLJ) em d ´ ´ımeros extra´ıdos da estrutura de raios-X do cristal, onde a maior mobilidade calculada foi de 0,25 cm2 V −1s −1 com o modelo MLJ e 0,03 cm2 V −1s −1 com o modelo SCM para o mesmo exemplo mencionado, mostrando que o modelo MLJ e capaz de prever a mobilidade ´ eletronica com maior concord ˆ ancia com os resultados experimentais que o modelo ˆ SCM. Verificou-se tambem que a relac¸ ´ ao entre acoplamento eletr ˜ onico e mobilidade ˆ nao˜ e necessariamente direta, uma vez que maiores acoplamentos eletr ´ onicos n ˆ ao˜ acarretaram maiores mobilidades nos materiais estudados.