Structural, thermal and electrical properties of doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene)

Abstract

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) was chemically synthesized, undoped and then re-doped using FeCl3 as well as camphorsulfonic acid (CSA). FTIR results confirm the nature of the synthesized and doped samples. XRD analysis indicates crystal structure modification after doping and was also used to calculate crystallinity of samples. Crystallinity increases after FeCl3 doping, whereas it reduces due to CSA doping. TGADTA results show reduction in Tg value for FeCl3 doped sample while it increases for CSA doped samples compared to that of undoped PEDOT. Reduction in Tg indicates plasticizing effect of FeCl3 whereas increase in Tg show anti-plasticizing effect of CSA in PEDOT. Conductivity (s) value increases by two orders of magnitude after doping. Logs vs. 1/T graph show metallic nature of undoped PEDOT above 308 K, however both doped samples show semiconducting nature from 301 to 383 K. Хімічно синтезовано недопований і допований за допомогою FeCl3 і камфор сульфокислоти (КСК) полі(3,4-етилендіоксітіофен) (ПЕДОТ). За допомогою Фур’є-спектроскопії підтверджено природу синтезованого і допованого зразків. За допомогою дифракції рентгенівських променів встановлено кристалічну структуру після допування і розрахована кристалічність зразків. Показано, що кристалічність збільшується після допування FeCl3, але знижується при допуванні КСК. За результатами ТГА-ДТА встановлено, що значення температури силування (Tg) для зразка, допованого FeCl3, знижується, а для зразка, допованого КСК – збільшується, у порівнянні з недопованим ПЕДОТ. Зниження Tg вказує на пластифікуючий ефект FeCl3, тоді як збільшення Tg – на антипластифікуючий ефект КСК в ПЕДОТ. Визначено, що після допування значення електропровідності (s) збільшується на два порядки. Залежність logs–1/T вказує на металічну природу недопованого ПЕДОТ за температури вище 308 К, і напівпровідникову природу обох допованих зразків в інтервалі 301–383 К.