Spectroscopic and dft study of molecular and supramolecular parameters governing charge transport in imide-based semiconductors

Resumen

La presente Tesis Doctoral se centra en el estudio de sistemas orgánicos semiconductores, de tipo escalera, funcionalizados con grupos imida. La aproximación metodológica usada se basa en la combinación de métodos espectroscópicos, fundamentalmente espectroscopía UV-Vis y Raman, métodos electroquímicos, espectroelectroquímicos y cálculos químico-cuánticos, a nivel DFT, para analizar las propiedades, tanto a nivel molecular como supramolecular, que determinan el transporte de carga en materiales moleculares. Con este estudio se pretende establecer relaciones estructura-propiedad, con el fin de optimizar el funcionamiento de dispositivos electrónicos orgánicos, y especialmente de transistores de efecto de campo de base orgánica (OFETs, Organic Field Effect Transistors). En particular, se han estudiado cuatro familias de semiconductores orgánicos basados en anillos aromáticos fusionados, las cuales nos permitirán analizar el efecto de distintas propiedades moleculares y supramoleculares en el transporte de carga en OFETs. Estas familias se han dividido en cuatro capítulos: En el primer capítulo se analiza el efecto del aumento de la longitud de la cadena conjugada en el transporte de carga para una familia de semiconductores basados en bitienoimida. Para ello, usaremos una combinación de técnicas espectroscópicasy electroquímicas, con el fin de analizar la inyección y estabilización de cargas, tanto en disolución, como en estado sólido en el dispositivo OFET activo. En el segundo capítulo se analiza una serie de moléculas diradicales orgánicas, basados en bitienoimida, con longitud de cadena creciente y que presentan alta conductividad eléctrica. Se analizará, tanto desde un punto de vista espectroscópico como teórico, el efecto de la longitud de la cadena sobre el carácter diradical y el transporte de carga. En el tercer capítulo se estudia una familia de sistemas orgánicos policíclicos aromáticos capaces de estabilizar múltiples cargas. Se analiza el efecto de las cadenas alquílicas solubilizantes y la naturaleza electroactiva de los grupos constituyentes, en la estabilización y el transporte de carga en OFETs. Para concluir, el cuarto capítulo se centra en analizar, desde un punto de vista espectroscópico, el impacto de las interacciones intermoleculares en el transporte de carga en una familia de polímeros tipo escalera basados en unidades de bitienoimida.