Water resistance improvement of PEDOT:PSS films by incorporating Au thin films

Authors

  • Thitaree Ariyatatchuko ภาควิชาวิทยาศาสตร์กายภาพและวัสดุศาสตร์ คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน อำเภอกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม 73140
  • Sucheewan Krobthong ภาควิชาวิทยาศาสตร์กายภาพและวัสดุศาสตร์ คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน อำเภอกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม 73140
  • Supphadate Sujinnapram ภาควิชาวิทยาศาสตร์กายภาพและวัสดุศาสตร์ คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน อำเภอกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม 73140
  • Sasimonton Moungsrijun ภาควิชาวิทยาศาสตร์กายภาพและวัสดุศาสตร์ คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน อำเภอกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม 73140
  • Yutthana Munklang คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา ตาก อำเภอเมืองตาก จังหวัดตาก 63000
  • Sawitree Wongrerkdee คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา ตาก อำเภอเมืองตาก จังหวัดตาก 63000
  • Chainarong Raktham สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะครุศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุตรดิตถ์ อำเภอเมือง จังหวัดอุตรดิตถ์ 53000
  • Sutthipoj Wongrerkdee -

Keywords:

PEDOT:PSS, Au layer, DC sputtering technique, Contact angle, Water resistance

Abstract

The instability of PEDOT:PSS films under moisture and oxygen environments affects their performance. This study presents the improvement of PEDOT:PSS film surface corrosion resistance through the deposition of an Au layer. Structural analysis revealed that both the uncoated and the Au-coated PEDOT:PSS (PEDOT:PSS/Au) films exhibited an amorphous morphology. The functional groups in PEDOT:PSS were identified, including C–S and C–C, which are characteristic of PEDOT, and S=O, which corresponds to the functional groups of PSS. Transmission measurements indicated a small decrease in transmittance for the PEDOT:PSS/Au films, attributing the obscuration by the Au layer. The contact angle (CA) analysis demonstrated that the PEDOT:PSS/Au films exhibited higher CA values ranging from 83.39% to 106.48% in comparison with those of the pristine PEDOT:PSS films prepared at the same speed. Consequently, the deposition of an Au layer significantly improves the water resistance of the PEDOT:PSS/Au films.

References

สุชีวัน กรอบทอง, ศุภเดช สุจินพรัหม, ศศิมลฑล ม่วงศรีจันทร์, และสุทธิพจน์ วงศ์ฤกษ์ดี. (2567). การสังเคราะห์ซิงค์ออกไซด์ที่เจือด้วยอะลูมิเนียมด้วยกระบวนการตกตะกอนทางเคมีสำหรับ การประยุกต์เชิงโฟโตคะตะไลซิส. ศวท : ศิลปศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 1(1), 12-22.

Janthajam, N., Hsu, S.H., & Boonrung, S. (2024). Study of Electrochromic Properties of PEDOT:PSS for Tunable Filter Optics with Lithium Salt Electrolyte. Science and Innovation of Advanced Materials, 4(1), 67003.

Karoutsos, V., Toudas, M., Delimitis, A., Grammatikopoulos, S., & Poulopoulos, P. (2012). Microstructural evolution in nanostructured gold films. Thin Solid Films, 520(11), 4074-4079. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.01.010

Khasim, S., Pasha, A., Badi, N., Lakshmi, M., & Mishra, Y.K. (2020). High performance flexible supercapacitors based on secondary doped PEDOT–PSS–graphene nanocomposite films for large area solid state devices. RSC Advances, 10(18), 10526-10539. https://doi.org/10.1039/D0RA01116A

Krobthong, S., Wongrerkdee, S., Wongrerkdee, S., Lohawet, K., Kaewprajak, A., & Kumnorkaew, P. (2023). Modification of PEDOT:PSS films using ZnI2 additive for power conversion efficiency enhancement of organic solar cells. Express Polymer Letters, 17(4), 449–456. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2023.32

Lingstedt, L.V., Ghittorelli, M., Lu, H., Koutsouras, D.A., Marszalek, T., Torricelli, F., Craciun, N.I., Gkoupidenis, P., & Blom, P.W.M. (2019). Effect of DMSO Solvent Treatments on the Performance of PEDOT:PSS Based Organic Electrochemical Transistors. Advanced Electronic Materials, 5(3), 1800804. https://doi.org/0.1002/aelm.201800804

Moungsrijun, S., & Wongrerkdee, S. (2022). Investigation of structural, optical, and electrical properties of ZnO thin films for electro-optical devices. Suranaree Journal of Science and Technology, 29(6), 030085.

Phattum, S., Pimpang, P., Wongrerkdee, S., Lohawet, K., Kaewprajak, A., Kumnorkaew, P., Sujinnapram, S., Moungsrijun, S., Krobthong, S., & Wongrerkdee, S. (2019). Interfacial improvement of hole transporting layer using graphene quantum dots for efficiency enhancement of organic photovoltaics. Interdisciplinary Research Review, 14(6), 57-61. https://doi.org/10.14456/jtir.2019.59

Punla, R., Intaniwet, A., Choopun, S., & Ruankham, P. (2020). Using Cu2O CuO and PEDOT: PSS hole transporting double layers for develop perovskite solar cells. Life Sciences and Environment Journal, 21(2), 374–384.

Sujinnapram, S., Wongrerkdee, S., Lohawet, K., Krobthong, S., Moungsrijun, S., Kaewprajak, A., Kumnorkaew, P., & Wongrerkdee, S. (2023). Investigation of structural, optical, and electrical properties of PEDOT:PSS/Au/PEDOT:PSS multilayer films. Journal of Physics: Conference Series, 2653, 012048. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2653/1/012048

Susanti, E., Wulandari, P., & Herman. (2018). Effect of localized surface plasmon resonance from incorporated gold nanoparticles in PEDOT:PSS hole transport layer for hybrid solar cell applications. Journal of Physics Conference Series, 1080, 012010. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1080/1/012010

Wang, X., Feng, G.Y., & Ge, M.G. (2017). Influence of ethylene glycol vapor annealing on structure and property of wet-spun PVA/PEDOT:PSS blend fiber. Journal of Materials Science, 52(12), 6917–6927. https://doi.org/10.1007/s10853-017-0756-8

Wongrerkdee, S., Ritruksa, M., Phattum, S., Lohawet, K., Kaewprajak, A., Kumnorkaew, P., & Wongrerkdee, S. (2021). PEDOT:PSS Film Preparation and Characterization Using Convective Deposition System Controlled by Arduino Microcontroller for Organic Photovoltaic Application. Engineering Journal, 25(2), 335-341. https://doi.org/10.4186/ej.2021.25.2.335

Downloads

Published

2024-12-24

How to Cite

Ariyatatchuko, T. ., Krobthong , S. ., Sujinnapram, S., Moungsrijun, S., Munklang , Y. ., Wongrerkdee , S., Raktham , C. ., & Wongrerkdee, S. (2024). Water resistance improvement of PEDOT:PSS films by incorporating Au thin films. ศวท : ศิลปศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 1(3), 9–15. retrieved from https://li04.tci-thaijo.org/index.php/art-science/article/view/2897