Sintesis Poly (p-phenylenev inylene) ( PP\r) Dengan Suhu Konversi Rendah Dan Aplikasinya Sebaga Divais OLED (Organic Light Emitting Diode).

LAPORAN PENELITIAN

sintesisPoly(p-phenylenevinylene)(PP\r) Dengansuhu Konversi
RendahDan AplikasinyaSebagaiDivaisOLED
(Organic Light Emitting Diode)

Oleh:
Lusi Safriani.M.Si
Dra. Tuti Aryati Demeno
MS

DIBIAYAIOLEHBAGIANPROYEKPENINGKATAN
KUALITASSUMBERDAYA
MANUSIA
DIREKTORAT
JENDRALPENDIDIKAN
TINGGI
DEPARTEMEN
PENDIDIKAN
NASIONAL
TAHUNANGGARAN2OO2

FAKULTAS IVIATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PADJADJARAN
'1*
SePtember
2002

LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN
LAPORAN AKHIR PENELITIAN DOSENMUDA
l. a. Judul Penelitian

b. Kategori Penelitian

: SintesisPoly(p-phenylenevinylene) (PPV) Dengan
Suhu Konversi Rendahdan Aplikasinya Sebagai
Divais OLED (Organic Light Emttttng Diode)
:I/II/III

2. Ketua Peneliti
a. Nama Lengkap dan Gelar

b. Jenis Kelamin
c. Pangkat/Golonganfi{P
d. Jabatanfungsional
e. FakultaV Jurusan
f. UnivAnst./Akademi
g. Bidang ilmu yang diteliti

: Lusi Safriani,M.Si
: Perempuan
: PenataMuda/ IlI.a / 132207 289
: AsistenAhli
: MIPA / Fisika
: UniversitasPadjadjaran
: FisikaMaterial

3. JumlahTim Peneliti

:2 orang

Nama

LusiSafriani.M.Si

Fakultas/Lemba
Fisika.FMIPA UNPAD

Dra.Tuti ArvatiD.- MS

Fisika.FMTPAUNPAD

KetuaPeneliti

4. Lokasi Penelitian

: LaboratoriumMaterial Jurusar Fisika"
FakultasMIPA. LlniversitasPadjadjaran.
Jl. Ra1'aJatinangor.
Sumedang45363JarvaBarat

5. Jangkar.vaktupenelitian

': 8 bulan

6. Bia1,avang diperlukan

: Rp. 6.000.000.-(enamjuta rupiah)
Bandung.2tt Septemtrer
2001

Mengetahui
DekanFaliultasMIP.A

KetuaPeneliti

9'#*t
LusiSaliiani.M.Si
NIP. t32207 289

NIP.130344

Meq'etujui

LembagaPenelitian
itas Padjadjaran

NIP.l30256894

RINGKASAN

Dewasaini perkembangan
polimer terkonjugasisebagaimaterialelektronik
mengalamikemajuanyangsangatpesat.l)i antaraberbagaipolimerterkonjugasiyang
banyakrnenarikperhatianparapeneliti yaitu Poly@-phenylene
vinylene)(PPV).Salah
satu aplikasi PPV yaitu digunakansebagaibahanaktif dalam divais LED atau lebih
dikenal dengan nama OLED (Organic Light Emitting Diode) dan pertamakali
dikembangkan
oleh kelompokpenelitidari CambridgeUniversity[5]. Model divais
OLED terdiri dari bahanaktif PPV diantaradua elektroda,masing-masing
sebagai
anodadan katoda.Untuk menghasilkan
yang

PPV yangmemiliki rantaiterkonjugasi
sempurna,
suhuyang diperlukandalamproseskonversiyaitu 300"Cselamaminimal
12 jam. Akan tetapi bila proseskonversinyatidak sempurnamaka akan dihasilkan
PPV dengankualitasyang kurangbaik sehinggatidak dapatdijadikansebagaibahan
aplikasi.Modifikasi padaprosespolimerisasisepertimenggantibeberapaparameter
sintesisdapatmenurunkansuhukonversi.
Eksperimenyang dilakukan pada penelitian ini terbagi men_iadidrn, vaitu
sintesisPPV pada suhu konversi rendah dan fabrikasi divais OLED. Selanjutnya
dilakukankarakterisasipadaPPV berupapengukuranspektrumlR dan UV-Vis serta
pengukuranarus-tegangan
padadivaisOLED.
Dari eksperimenyang dilakukandapattiisimpulkanbahwaprosespolimerisasi
dan proseskonversi termal rnempengaruhikarakteristikpolimer PPV yang dibuat.
Penggantianbeberapaparametersintesisdapat menekansuhu konversitennal dari
300'C menjadiI75oC.Dalamfilm polimerPPV yangdiperolehdengansuhukonversi
I75"C spektrum IR menunjukkantidak adanya gugus karbonil sehinggaikatan
konjugasinyamenjadi lebih panjangakibat pelepasangugLrssubstitusipada proses
konversitermal.Kesimpulanini didukungoleh spektrurnUV-Vis yang menunjukkan
adanya perpanjangan rantai konjugasi. Kinerja devais O-LED ITO/PP/AI

memperlihatkanambangteganganyanglebih rendah(-8 Volt) dari divaisyangdibuat
sebelumnya.
Walaupundemikiandivaisini masihmemiliki kelemahanyangberkaitan
dengankualitasfilm sehinggamenghasilkanemisi yang belum meratapadaseluruh
permukaan
divaisnya.

STTMMARY
Recently,the progressof conjugatedpolymeras an electronicmaterialhasbeen
developedso fast. One of theseconjugatedpolymersis Poly(p-phenylene
vinylene)
(PPV).PPV canbe usedin someapplicationsuchas activematerialin light emitting
diode.It is morepopularas OLED (OrganicLight Emitting Diode) andwasfabricated
for the first time by the researcherfrom CambridgeUniversity.The devisehas PPV
sandwichbetweentwo electrode,anodeand cathode.To producePPV that hasgood
qualrty,the temperatureconversionis very high, 300oC,for minimal 12 hours.lf the
conversionprocesswasnot perfect,the PPV will havebad qualityandcan't be usedin
the application.N{odificationin the polymerizationby changingsynthesisparameters
candecreasethe temperatureconversion.
The experimentwas divided in to two steps,synthesisPPV at low temperature

andfabricateddeviseOLED.The characterization
that was doneis FT-IR andUV-Vis
spectrum,andmeasuringcurrent-voltagecurve for the OLED.
The result of the experimentis the polymerizationand thermal conversion
processaffectedthe characteristic
of PPV. Changingsomeof the synthesisparameters
can decreasethe temperatureconversionfrom 300oCto l75oC. In the PPV rvith
temperatue conversion175oC,the FT-IR spectrum shows that there wasn't any
carbonylchain.It is shownin the UV-Vis spectrum,the conjugatedchainis longeras
the result from releasingsubstitutionchain in the thermal conversionprocess. The
OLED ITOPPV/AI haslower thresholdvoltage(-S Volt) than before.But this device
hasweakness,
the light didn't emit in all the surfaceof the device.

ii

KATA PENGANT.A.R
Penelitianini terlaksanadenganadanyadanapenelitianyang diberikanoleh
Direktorat JenderalPendidikanTinggi, DeparternenPendidikanNasional melalui
BagianProyekPeningkatan

KualitasSumberdaya
Manusiatahunanggaran2002.
Kami mengucapkanterima kasih yang sebesar-besamya
kepada Pimpinan
UniversitasPadjadjaranyang telah mendukungterselenggaranya
penelitianini, juga
kepadaPimpinanFakultasMIPA5Ketua JurusanFisika atasfasilitasyang diberikan.
Tidak lupa kepadapara staf dosenJurusanFisika dan rekan-rekandi Laboratorium
MaterialJurusanFisikaUNPAD.
Kami menyadaribahwahasil penelitianini masihjauh dari sempurna,karena
itu sarandankritik kami harapkanuntukperbaikandi masamendatang.

Bandung,September
2002,

Ketua Peneliti.

iii

DAFTAR ISI

Ringkasan
Summary
KataPengantar
DaftarIsi
DaftarGarnbar

v

DaftarTabel

vi

I.

PENDAHULUAN

I

II.

TINJAU,qNPUSTAKA
2.1 PolyQt-phenylene
vinylene)(PPV)

2

2.2Divais OrganicLight EmittingDiode (OLED)

a
J

M.

TUruAN DAN IvIANFAJITPENELITIAN

5

ry.

fuMTODEPENELITIAN
4.1 Sintesis
PPV
4.2 FabrikasidivaisOLED

V.

VI.

HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1HasilsintesisPPV

9

5.2Hasil fabrikasidivaisOLED

13

KESIMPULAN

l4

DAF'TARPUSTAKA

15

LAMPIRAN

l6

lv

DAFTAR GAMBAR

Gambar2.1

StrukturPPV menurutDugay danFabre

2

Gambar2.2

Struktur divaisOLED

J

Gambar2.3

Model pita energidivaisOLED

4

Gambar5.1 SpektrumUV-Vis filmtipis prekursorPPV

9

Gambar5.2

SpektrumUV-Vis film tipis polimerPPV

l0

Gambar5.3

SpektrumIR prekursorPPV

n

Gambar5.4

SpektrumIR film PPV

11

Gambar5.5

Grafik arusteganganmodel divais OLED ITO/PPV/AI

13

DAFTAR TABEL

Tabel 5.1

PuncakspektrumFT-IR film prekursordan film PPV

vi

12

[.

PENDAHULUAN
Delvasaini perkembangan
polimer terkonjugasisebagaimaterialelektronik

mengalamikemajuanyangsangatpesat.Di antaraberbagaipolimer terkonjugasiyang
banyak menarik perhatian para peneliti yaitu Poly(p-phenylenevinylene) (PPV).
SintesisPPV pertamakali dilakukanmenurutrute reaksiWittig danHorner[1]. Tetapi
PPVyangdihasilkansulit larut danmemiliki beratmolekulyangrendah.Sekitartahun
1968sintesisPPV dilakukanmelalui rute prekursoryang menghasilkanPPV dengan
beratmolekultinggi dan dapatlarut dalambeberapapelarutorganikbiasa[2]. Melalui
rute prekursorini dihasilkanpolimer prekursortak terkonjugasiyangkemudiandapat
diubahmenjadipolimer terkonjugasidenganmemberikanperlakuanpanas.Prosesini
proseskonversitermal.
dinamakan
Sampaisaat ini proseskonversi termal PPV berlangsungpada suhu yang
tinggi yaitu lebih dari 300"Cdalam lingkunganbebasoksigendan waktu yang cukup
lama [3]. Proseskonversi termal yang berlangsungpada suhu yang tinggi dapat
rnembatasipotensiyang dimiliki oleh PPV sebagaisalah satu material elektronik.
Karenaitu beberapausahatelah dilakukan untuk menurunkansuhukonversidan waktu
konversimelalui berbagaicarayangbervariasi.Dari hasil penelitiansebelumnyaL4l,
dilaporkanbahwaperubahan
beberapaparametersintesisyangdilakukandalamproses
sintesisPPVterbuktidenganefektif dapatmenurunkansuhukonversi.
SalahsatuaplikasiPPVyaitu digunakansebagaibahanaktif dalamdivaisLED
atau lebih dikenal dengannamaOLED (OrganicLight Emiuing Diode) dan pertama
kali dikembangkanoleh kelompok peneliti dari CambridgeUniversity [5]. Model
divais OLED terdiri dari bahan aktif PPV diantaradua elektroda,masing-masing
sebagaianodadan katoda.Pemilihanbahanelektrodabergantungpadafungsi kerja
bahan aktif dan elektroda.WalaupunkarakteristikOLED yang terbuat dari bahan
polimer terkonjugasitelah sesuaidengankarakteristikLED bahan semikonduktor
biasa, tetapi OLED ini masih memiliki keterbatasandalam efisiensinya.Untuk
meningkatkanefisiensiOLED tersebut,dilakukanbeberapapendekatan
yangmeliputi
perbaikankualitas polimer terkonjugasi,pemilihan jenis elektroda serta fabrikasi
perbaikankualitasfilm PPV dapatdilakukandengan
OLED lapisanganda.Sedangkan
modifikasiprosespolimerisasidanprosesksnversitermalnya[4].

U. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Poly(p-phenylenevinylene) (PPV)
Poly(paraphenylene vinylene) (PPV) merupakan salah satu jenis polimer
terkonjugasi dengan satuan berulang (monomer) yang berupa gabungan dua cincin
benzene dan ikatan trans-polyacetylene diantaranya. Struktur geometri PPV yang
ditentukan oleh menurut Dugay dan Fabre [2] diperlihatkan dalam gambar 2.1.

a:l,39 A
j't',/'

b:1,45 A
c:1 r 3 3A
q-13O

Gambar2.1 Stuktur PPV menurut Dugaydan Fabre [2]
Sintesispolimer terkonjugasiPPV dilakukan melalui rute prekursorseperti
dilaporkan oleh Bradley [6]. Melalui rute prekursorterdapat dua tahap sintesis.
Pertamasintesispolimer prekursoryang masih merupakanpolimer tak terkonjugasi.
Tahap kedua bertujuan untuk mendapatkanpolimer teri