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Eletrônica orgânica

Circuito integrado orgânico impresso em filme plástico fino

A eletrônica orgânica utiliza polímeros orgânicos ou pequenas moléculas para criar componentes eletrônicos para diversas novas áreas de aplicação. Os materiais eletrônicos orgânicos são mais leves, mais flexíveis e menos caros que os materiais inorgânicos convencionais à base de silício. A eletrônica orgânica é mais eficiente em termos energéticos e consome menos recursos na produção, uso e descarte.

Os componentes eletrônicos orgânicos de moléculas pequenas são tipicamente fabricados usando métodos de deposição à base de vácuo para transferir filmes finos de materiais orgânicos para a superfície do substrato. Os componentes eletrônicos orgânicos podem ser feitos a partir de polímeros condutores usando métodos de processamento de soluções de baixo custo. Os polímeros semicondutores podem ser feitos solúveis e convertidos em tinta, possibilitando a impressão de circuitos eletrônicos diretamente em folhas plásticas grandes. Esses materiais são compatíveis com processos de fabricação de grande área, rolo a rolo, que podem ser facilmente escalonados para uma produção rápida a um custo menor.

Materiais condutores orgânicos são utilizados em:


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OLEDs

Diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) são dispositivos eletroluminescentes que consistem em uma camada emissiva de semicondutores orgânicos entre um ânodo, que é carregado positivamente para injetar buracos, e um cátodo, que é carregado negativamente para injetar elétrons, e camadas de transporte que permitem que diferentes portadores de carga elétrica fluam para dentro da camada emissiva semicondutora. A luz é gerada diretamente quando as cargas injetadas nos eletrodos se recombinam na camada orgânica. Os OLEDs produzem cores vibrantes e luz mais brilhante, proporcionando melhor contraste nas telas. Devido às propriedades mais finas e flexíveis dos materiais orgânicos, os OLEDs podem ser usados em telas de monitor curvas, dispositivos móveis dobráveis ou enroláveis e dispositivos vestíveis.

OFETs e OTFTs

Transistores orgânicos são os blocos estruturais básicos dos circuitos integrados flexíveis e telas para eletrônicos de alto desempenho. Os transistores ligam e desligam a alimentação elétrica. Os eletrodos da fonte e de drenagem têm contato direto com um semicondutor orgânico. O eletrodo da porta é isolado do semicondutor pelo isolante dielétrico. Quando tensão é aplicada à porta, o semicondutor se torna mais ou menos condutor, permitindo ou impedindo que a corrente elétrica flua entre a fonte e o dreno. Todos os componentes, que vão desde condutores (para eletrodos) e semicondutores (para materiais de canal ativo) até isolantes (para camadas dielétricas de porta), podem ser compostos de materiais orgânicos. Os transistores de filme fino são um tipo especial de transistores de efeito de campo, nos quais as camadas de semicondutor, eletrodo e dielétrica são depositadas como filmes finos sobre um substrato de suporte. Aplicações eletrônicas comuns incluem etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID) ou papel eletrônico.

OPVs

Os materiais eletrônicos orgânicos também podem ser usados como materiais doadores e receptores para converter luz em eletricidade em painéis solares. Em OPVs, camadas fotoativas de materiais orgânicos semicondutores são dispostas entre dois eletrodos para gerar fotocorrentes. Como o doador absorve o fluxo de fótons solares, os materiais dos doadores devem ter ampla absorção óptica para corresponder ao espectro solar. Os materiais orgânicos transportadores de buracos (HTMs) usados em células solares de perovskita provaram ser particularmente eficientes na maximização do transporte de carga e na coleta de energia solar.