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Type: Dissertação
Issue Date: 2007
Authors: AMAZONAS, Járlesson Gama
First Advisor: DEL NERO, Jordan
Title: Investigação da transição isolante-metal do CDM via algoritmos computacionais e estudo de nano-dispositivos orgânicos
Sponsor: CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Citation: AMAZONAS, Járlesson Gama. Investigação da transição isolante-metal do CDM via algoritmos computacionais e estudo de nano-dispositivos orgânicos. 2007. 115 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Belém, 2007. Programa de Pós-Graduação em Física.
Resumo: Apresentamos neste trabalho um estudo teórico sobre polímeros orgânicos conjugados. É conhecido que estes sistemas, em geral semicondutores ou isolantes, sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico, pequenos oligômeros podem apresentar comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido (alguns nanômetros). Dessa forma no primeiro capítulo faremos uma breve introdução sobre polímeros orgânicos conjugados mostrando alguns resultados experimentais obtidos para o polímero 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta [2,1-b: 3,4b’] ditiofeno – CDM, que é o objeto central de estudo desta dissertação. O capítulo 2 trata dos métodos quânticos utilizados. Citaremos a Teoria de Hartre-Fock (HF) e suas derivações semi-empíricas. A técnica de Interação de configuração (CI) e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) também serão tratadas neste capítulo. O capítulo 3 é dedicado a descrever as características de alguns dispositivos usuais como diodos e transistores. Aqui o fundamental é entender a composição, o funcionamento e principalmente, como se comportam suas curvas características corrente versus voltagem (IxV). Citaremos ainda alguns dispositivos eletrônicos extremamente pequenos. No capítulo 4 começa nossos resultados e discussões referentes a análise da transição isolante-metal em CDM sob ação de dopagem. Primeiramente a nível semiempírico, obtivemos a caracterização ótica de oligômeros de CDM neutro e na presença de defeitos conformacionais do tipo bipólarons negativo e positivo. Partindo de geometrias otimizadas via métodos AM1 e PM3 obtivemos o espectro de absorção para sistemas com e sem carga. A nível Hartree-Fock calculamos a Estrutura de Bandas e a Densidade de Estados (DOS) para o PCDM no estado neutro e dopado. O cálculo da DOS e da Dispersão foram realizados através de programas computacionais desenvolvidos aqui no Grupo de Física de Materiais da Amazônia (GFMA). Apresentamos ainda neste capítulo o espectro de absorção teórico para oligômeros de CDM com diversas configurações com geometrias totalmente otimizadas pelo DFT. No capítulo 5 temos os resultados relativos à análise de nanodispositivos baseados em tetrâmeros de CDM com e sem carga. As curvas do deslocamento de carga versus voltagem apresentam características de curvas de dispositivos usuais. Analisamos também o espectro de absorção teórico dos nanodispositivos para valores de tensão nula e em pontos de saturação de corrente nas regiões direta e reversa.
Abstract: We present in this work a theoretical study on conjugated organic polymers. These systems, in general semiconductors or insulators, when doped, show an increase in electrical conductivity. Under action of electric field, small oligomers can present a similar behavior to of usual devices, but with innumerable advantages as, for example, size extremely reduced (some nanometers). In the first chapter we will make a brief introduction on organic polymers conjugated showing some experimental results for 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta polymer [2,1-b: 3,4b'] ditiofeno - CDM, that is the central object of study. Chapter 2 deals with the used quantum methods. We will cite the Hartre-Fock (HF) approximation and its semiempirical derivations. The Configuration Interaction (CI) method and the Density Functional Theory (DFT) also will be treated in this chapter. Chapter 3 is dedicated to describe the characteristics of some usual devices as diodes and transistors. We will still cite some extremely small electronic devices. Chapter 4 describes our results and quarrels about the possibility the of the transistion insulator-metal in CDM when doped. We got the characterization optics of oligomers of CDM with null charge and in the presence of defects of the type bipolaron. From the Hartree-Fock level we calculate the Structure of Bands and the Density of States (DOS) for the PCDM in the neutral and doped state. The calculation of the DOS and the Dispersion had been carried through computational programs developed here in the Group GFMA. We still present in this chapter the theoretical absorption spectra for oligomers of CDM with geometry fully optimized by DFT. In chapter 5 we have the relative results to the analysis of nanodevice based on tetramers of CDM with and without charge. The curves of the charge displacement versus voltage present characteristics of curves of usual devices. We also analyze the theoretical absorption spectra of the nanodevice for values of null tension and in points of current saturation.
Keywords: Polímeros
Método quântico
Nanodispositivo
Dispositivos eletrônicos
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DAS PARTICULAS ELEMENTARES E CAMPOS
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Ciências Exatas e Naturais
Program: Programa de Pós-Graduação em Física
Appears in Collections:Dissertações em Física (Mestrado) - PPGF/ICEN

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