O TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE DO ITO POR PLASMA E A SUA INFLUÊNCIA NA CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA AC E DC DE PLEDS

Abstract

RESUMO: Na construção de diodos emissores de luz poliméricos (PLEDs) são usados polímeros como camada ativa e eles são depositados sobre substratos semicondutores e transparentes. O substrato mais comumente usado é o ITO (oxido de Índio e estanho depositado sobre vidro). As propriedades morfológicas e elétricas dele são intensamente estudadas com o fim de melhorá-las para obter um aumento na eficiência destes dispositivos. Neste trabalho estudou-se a influência do tratamento por plasma de argônio, nitrogênio e oxigênio no eletrodo de ITO em dispositivos PLEDs. Para isto foram analisadas as propriedades elétricas (DC e AC) dos dispositivos e as morfológicas (AFM e ângulo de contato) dos eletrodos de ITO. Os filmes que apresentaram uma menor rugosidade e maior uniformidade são os filmes depositados sobre o ITO tratado com plasma de oxigênio. O ângulo de contato mostra que há um aumento na molhabilidade do ITO com o aumento do tempo de plasma deixando a superfície mais hidrofílica. As consequências observadas foram: i) nas medidas J x V ouve uma redução na tensão de operação de 19,00 𝑉 para ITO sem tratamento para 12,02 𝑉 para ITO tratado por plasma de Oxigênio; e ii) a impedância mostra que os dispositivos apresentaram relaxação Debye porém, dispositivos com ITO sem tratamento apresentaram uma única frequência de relaxação enquanto que os dispositivos com ITO tratado por plasma apresentaram duas frequências de relaxação. Ao mesmo tempo no decorrer das medidas J x V, observou-se o aparecimento de um efeito de corrente anômala na região de 3 V que teve mudança significativa com os dispositivos caracterizados na presença de ar ou vácuo. No mesmo sentido, foi observado que a anomalia na corrente esta estreitamente ligada à presença de ar durante o processo de fabricação, também, há indícios de que o método de medição e o contato na interface ITO/Polímero são parâmetros que podem contribuir para o aparecimento deste fenômeno. Em outras palavras o método de medição e o histórico da amostra são parâmetros importantes no aparecimento do fenômeno.Na construção de diodos emissores de luz poliméricos (PLEDs) são usados polímeros como camada ativa e eles são depositados sobre substratos semicondutores e transparentes. O substrato mais comumente usado é o ITO (oxido de Índio e estanho depositado sobre vidro). As propriedades morfológicas e elétricas dele são intensamente estudadas com o fim de melhorá-las para obter um aumento na eficiência destes dispositivos. Neste trabalho estudou-se a influência do tratamento por plasma de argônio, nitrogênio e oxigênio no eletrodo de ITO em dispositivos PLEDs. Para isto foram analisadas as propriedades elétricas (DC e AC) dos dispositivos e as morfológicas (AFM e ângulo de contato) dos eletrodos de ITO. Os filmes que apresentaram uma menor rugosidade e maior uniformidade são os filmes depositados sobre o ITO tratado com plasma de oxigênio. O ângulo de contato mostra que há um aumento na molhabilidade do ITO com o aumento do tempo de plasma deixando a superfície mais hidrofílica. As consequências observadas foram: i) nas medidas J x V ouve uma redução na tensão de operação de 19,00 𝑉 para ITO sem tratamento para 12,02 𝑉 para ITO tratado por plasma de Oxigênio; e ii) a impedância mostra que os dispositivos apresentaram relaxação Debye porém, dispositivos com ITO sem tratamento apresentaram uma única frequência de relaxação enquanto que os dispositivos com ITO tratado por plasma apresentaram duas frequências de relaxação. Ao mesmo tempo no decorrer das medidas J x V, observou-se o aparecimento de um efeito de corrente anômala na região de 3 V que teve mudança significativa com os dispositivos caracterizados na presença de ar ou vácuo. No mesmo sentido, foi observado que a anomalia na corrente esta estreitamente ligada à presença de ar durante o processo de fabricação, também, há indícios de que o método de medição e o contato na interface ITO/Polímero são parâmetros que podem contribuir para o aparecimento deste fenômeno. Em outras palavras o método de medição e o histórico da amostra são parâmetros importantes no aparecimento do fenômeno. ABSTRACT: In the construction of Polymeric Light Emitting Diodes (PLEDs) polymers are used as the active layer and they are deposited on semiconductive and transparent substrates. The most commonly used substrate is ITO (Indium Oxide and Tin deposited on Glass). Its morphological and electrical properties are intensively studied in order to improve them to obtain an increase in the efficiency of these devices. In this work the effect of argon, nitrogen and oxygen plasma treatment on the ITO electrode in PLED devices was studied. The electrical properties (DC and AC) of the devices and morphological (AFM and contact angle) of the ITO electrodes were studied. The polymer films that presented lower roughness and greater uniformity were those deposited on the ITO treated with oxygen plasma. The contact angle shows that there is an increase in ITO wettability with increasing plasma time leaving the surface more hydrophilic. The observed consequences were: i) in J x V measurements there was a reduction in the operating voltage from 19.00 V for ITO without treatment to 12.02 V for ITO treated by Oxygen plasma; and ii) the impedance shows that the devices exhibited Debye relaxation, but untreated ITO devices exhibited a single relaxation frequency while plasma treated ITO devices had two relaxation frequencies. At the same time during J x V measurements, the appearance of an anomalous current effect in the region of 3 V was observed that did not have significant change with the devices characterized in the presence of air or vacuum. In the same sense, it was observed that the current anomaly is strictly related to the presence of air during the manufacturing process. Moreover, there are indications that the measurement method and the contact at the ITO / Polymer interface are parameters that may contribute to the appearance of this phenomenon. In other words, the measurement method and sample history are important parameters in the appearance of the phenomenon.