Dispositivos termoelétricos orgânicos baseados em filmes finos de polianilina sulfonada

Abstract

Resumo: O objetivo deste trabalho é construir um dispositivo termoelétrico em arquitetura vertical, que tem em sua estrutura um filme fino de polianilina sulfonada (SPAN) que atua como camada ativa e dois eletrodos diferentes, sendo o eletrodo superior alumínio (Al) e o inferior óxido de índio-estanho (ITO). A SPAN é um polímero orgânico semicondutor, da família das polianilinas que tem a característica de ser auto-dopada. Este trabalho apresenta a caracterização do filme fino de SPAN por meio de perfilometria (medidas de espessura, rugosidade e perfil tridimensional), espectroscopia UV-vis, microscopia de força atômica (AFM) e medidas de resistência elétrica. As medidas termoelétricas, realizadas para determinar o valor do coeficiente de Seebeck ?? do dispositivo, são feitas para diversos dispositivos com diferentes espessuras do filme fino de SPAN, de modo a identificar qual espessura apresenta os melhores resultados. Foram determinados valores na faixa de mV/K para ?? e uma tendência do crescimento do valor médio de ?? com a diminuição da espessura do filme fino de SPAN foi identificada. Hipóteses com a intenção de esclarecer os altos valores de ?? e sua tendência com a espessura do filme fino de SPAN são apresentadas e discutidas em termos de um campo elétrico interno. Palavras-chave: Dispositivo termoelétrico. Coeficiente de Seebeck. Termoeletricidade. Polianilina sulfonada.

Abstract: The objective of this work is the development of a thermoelectric device in a vertical architecture which has in its structure a thin film of sulfonated polyaniline (SPAN) that acts as the active layer and two different electrodes, being the top electrode aluminum (Al) and the bottom electrode Indium tin oxide (ITO). The SPAN is a self-doped organic semiconductor polymer from de polyanilines family. This work features the SPAN thin film characterization by means of profilometry (thickness, roughness and tridimensional profile measurements), UV-Visible spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and electrical resistance measurements. The thermoelectric measurements were performed for several devices with different thicknesses for the SPAN thin film with the purpose of identifying the thickness that shows the best results. Values in the range of mV/K for the Seebeck coefficient ?? were determined and a trend of the growth of de mean value of ?? with the decrease of the SPAN thin film thickness was identified. Hypothesis with the intent to understand the high values for ?? and its trend with the SPAN thin film thickness are presented and discussed in terms of an internal electric field. Keywords: Thermoelectric device. Seebeck coefficient. Thermoelectricity. Sulfonated polyaniline.