Preparação e caracterização elétrica de filmes ultrafinos de polianilina/poli (vinil sulfato de sódio) PANI/PVS.

Abstract

Nas últimas décadas, os polímeros conjugados têm recebido grande atenção devido, principalmente, às aplicações desses materiais na área de eletrônica. Dentre os polímeros mais investigados, a polianilina (PANI) aparece como candidato potencial do ponto de vista tecnológico, tendo em vista seu baixo custo e sua capacidade de se comportar ora como isolante ou semicondutor ora como metal, dependendo do grau e do tipo de dopagem a que foi submetida. Muitos autores têm explorado as propriedades semicondutores intrínsecas da PANI em diodos, sensores e transistores nos quais os mecanismos de injeção de carga entre o eletrodo e o polímero e o transporte dos portadores de carga através do volume polimérico são importantes parâmetros na determinação do desempenho dos seus dispositivos. Entretanto, a física relacionada a esses mecanismos ainda não é totalmente compreendida e há muitas controvérsias sobre o tema na literatura. Em geral, a caracterização elétrica da PANI tem sido realizada em amostras processadas na forma de filmes espessos produzidos por casting ou por filmes finos produzidos por métodos eletroquímicos, nos quais a condutividade elétrica pode ser facilmente modificada através de processos de dopagem ou desdopagem. Poucos trabalhos, entretanto, têm investigado a condutividade de filmes de PANI processados via técnica de automontagem layer-by-layer (Lbl) (camada por camada), onde soluções aquosas de PANI são alternadas com solução aquosa de um polieletrólito aniônico formando filmes com camadas em escala nanométrica. Nesse trabalho, foi investigado as condutividade elétricas dc e ac com filmes contendo camadas alternadas de PANI e do polieletrólito aniônico - poli(vinil sulfato de sódio) (PVS), depositados sobre microeletrodos interdigitados de NiCr recoberto com Au (NiCr/Au). Foi observada uma significativa mudança na condutividade dc quando a espessura dos filmes tornou-se equivalente à espessura da camada do eletrodo de NiCr. Esse efeito foi atribuído à alta resistência elétrica interfacial entre NiCr e o filme polimérico quando comparada à resistência da interface Au-filme e do volume do polímero. A condutividade alternada do polímero obtida foi típica de materiais sólidos desordenados, com influência da impedância do eletrodo de NiCr e da constante dielétrica do polímero. Um modelo baseado na aproximação fenomenológica de Cole-Cole e outro no de barreiras de energias livres aleatórias foram apresentados para explicar o comportamento da condutividade ac do sistema, que englobam as propriedades desordenadas dos filmes Lbl e os efeitos de interface NiCr-PANI-PVS. Os modelos permitiram estimar a espessura (1 nm) e a condutividade da camada interfacial NiCr-PANI/PVS (1,3 x 10-6 S/m) e a constante dielétrica (~ 104) do filme de PANI/PVS. A presença de uma distribuição de tempos de relaxação também foi inferida, bem como a energia máxima de saltos dos portadores de cargas (~ 35 meV) e que a condutividade do volume (9,6 x 10-4 S/m) é maior que a condutividade total (6,9x 10-4 S/m) do sistema Lbl.