A eletroluminescência de materiais orgânicos, relatada pela primeira vez em 1960 somada a descoberta da condutividade de materiais poliméricos, despertou interesses em pesquisadores de todo mundo por conta da possibilidade de confecção de dispositivos emissores de luz com camada ativa polimérica denominados PLEDs, (Diodos Poliméricos Emissores de Luz). Estes dispositivos possuem um consumo energético reduzido, facilidade de processamento e possibilidade de produção de displays leves, com grandes dimensões e flexíveis. O LED polimérico consiste basicamente na deposição de uma fina camada polimérica eletroluminescente entre dois eletrodos que, quando  diretamente polarizados, injetam cargas de sentido opostos capazes de promover a emissão de energia luminosa. Neste trabalho foram estudadas as propriedades do polímero eletroluminescente MEH-PPV [poli – (2 – etil-hexiloxi) – 1,4 – fenileno – vinileno] como camada ativa de um PLED, as etapas de preparação de um dispositivo, a introdução de camadas poliméricas intermediárias localizadas entre o anodo e o polímero eletroluminescente e os efeitos de interface que detalham a injeção de cargas. O papel das camadas intermediárias é de melhorar a injeção de lacunas através redução da barreira de potencial existente entre o eletrodo e o MEH-PPV. As camadas são compostas por um polímero condutivo, a PANI (Polianilina), cuja reduzida espessura não contribui para a absorção da luz emitida pelo polímero, algo em torno de 60 nm.

Etapas de fabricação de um PLED

 Limpeza do Substrato e Definição Geométrica do anodo

A limpeza convencional consiste basicamente da imersão do por 20 min. a 80°C em Tricloroetileno (TCE), Acetona, Álcool Isopropílico. O anodo é o eletrodo transparente do dispositivo (ITO (oxido de índio-estanho) ou SnO₂.) são delimitados através de sua corrosão parcial utilizando HCl, H₂O e pó de Zinco.

Preparação das Soluções

MEH-PPV

O polímero, em forma de pó, é pesado e posto em um recipiente com a quantidade desejada de solvente (clorofórmio). O frasco é então levado ao agitador e lá permanece por aproximadamente 4 horas.

PANI

A Pani foi preparada a partir da adição do pó do polímero com Dimetil Acetamida. Após a preparação, foi acrescentado HCl 0,01N para ajustar o pH da solução para 3.

PSS

O Poliestireno Sulfonado de Sódio também foi preparado a partir da adição do pó do polímero com água deionizada. Após a preparação, foi acrescentado HCl para ajustar o pH da solução para 3.

Deposição das Soluções.

A deposição do polímero eletroluminescente MEH-PPV foi realizada pela técnica Spin Coating (espalhamento rotacional) enquanto que para a deposição das camadas injetoras de lacunas foi aplicada a técnica de automontagem.

Deposição de eletrodos metálicos

A deposição do Alumínio é realizada por evaporação térmica e é delimitada por uma máscara mecânica de cobre, permitindo a polarização do dispositivo.

Em seguida são utilizadas técnicas de caracterização elétrica e morfologia do dispositivo.

EM UMA PRIMEIRA ETAPA, FORAM ANALISADAS AS DIFERENTES ESPESSURAS DAS CAMADAS ATIVAS DE MEH-PPV E SUAS RESPECTIVAS TENSÕES DE OPERAÇÃO. OS MELHORES DISPOSITIVOS FABRICADOS NA PRIMEIRA ETAPA DESTE TRABALHO FORAM AQUELES QUE TINHAM UMA ESPESSUA DE CAMADA ATIVA POLIMÉRICA POR VOLTA DE 100nm. EM SEGUIDA, Foram comparados dispositivos que continham HTLs com aqueles de estrutura mais simplificada, sem as bicamadas injetoras. Foram utilizadas duas soluções de MEH-PPV preparadas em datas diferentes, contendo a mesma concentração. Contudo, nota-se uma grande diferença na viscosidade das duas soluções que tinham uma aparência gelatinosa, o que acarretou uma dificuldade adicional para a formação de filmes de espessuras homogêneas. A caracterização elétrica destes dispositivos foi realizada no equipamento analisador de parâmetros - modelo HP-4145B.

As amostras preparadas sem as bicamadas de Pani/PSS apresentaram valores de tensão de operação superiores a 15 V diretamente relacionados às espessuras das camadas de MEH-PPV (maior espessura, maior tensão de operação do dispositivo).

Ainda em relação aos dados obtidos, notou-se que das amostras preparadas com as bicamadas injetoras a única que não apresentou comportamento típico de curto-circuito entre os eletrodos foi a P6B (6 bicamadas de Pani). Apesar de não apresentar a luminosidade esperada,  a  amostra P6B apresentou uma tensão de operação de apenas 3,5 V, valor bastante inferior ao obtido para a amostra PM que apresentou a mesma espessura de MEH-PPV.

OS DISPOSITIVOS QUE CONTINHAM UMA ESPESSURA DE CAMADA ATIVA POR VOLTA DE 100 nm APRESENTARAM MELHORES RESULTADOS; SENDO ASSIM, FICA COMPROVADO QUE PARA MENORES ESPESSURAS (GRANDES O SUFICIENTE PARA QUE NÃO SE TENHA NENHUM CURTO CIRCUITO) SÃO NECESSÁRIOS MENORES VALORES DE TENSÃO DE POLARIZAÇÃO.

 os dispositivos que continham HTLs apresentaram um aumento no desempenho dos PLEDs, embora a luminescência não tenha sido observada. Nota-se que as amostras preparadas sem bicamadas Pani/PSS apresentaram valores de tensão de operação mais elevados em relação à amostra que foi confeccionada com 6 bicamadas de Pani/PSS. Este resultado comprova o efeito de injeção de portadores de carga devido à introdução desta camada polimérica.

As grandes diferenças de espessuras observadas em filmes de MEH-PPV depositados com soluções distintas (com mesmos parâmetros de confecção e deposição) são provavelmente resultados da mudança brusca da viscosidade das soluções, que foram fabricadas em dias diferentes. Estas soluções apresentam um excesso de viscosidade que diminuem a capacidade de aderência dos filmes sobre o substrato, resultando em superfícies rugosas e sem uniformidade. Este é o fator de maior contribuição para dispositivos que apresentaram uma curva característica de curto circuito. A ausência da eletroluminescência também pode ser explicada por prováveis alterações na estrutura do polímero emissivo utilizado.