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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/10761/3687

Data: 31-mar-2017
Autori: Sartorio, Camillo
Titolo: Film sottili organizzati in 3D su scala nanometrica per applicazioni in elettronica su plastica
Abstract: Riuscire a sviluppare processi che permettano di ottenere un elevato controllo sull'organizzazione nanoscopica dei materiali, rappresenta una sfida di notevole interesse per la futura generazione di dispositivi elettronici. Le diverse possibili applicazioni, in cui le proprietà dei materiali e le prestazioni dei corrispondenti dispositivi migliorano in base all ordine interno del film attivo, richiedono un notevole controllo morfologico su scala nanometrica. Le prestazioni di dispositivi organici a eterogiunzione, per esempio, dipendono fortemente dalla morfologia dello strato fotoattivo, in termini di dimensione, densità dei domini e di interfacce tra i diversi componenti. Lo sviluppo di tali sistemi, quindi, non può prescindere dalla nano-ingegnerizzazione del film che li costituisce. È stato mostrato come, sfruttando condizioni dinamiche fuori dall equilibrio, sia possibile ottenere strutture 3D con la morfologia desiderata. In particolare, partendo da sistemi con un elevato grado di ordine dei differenti componenti, in termini di spessore del film e di dimensioni dei domini, si riesce a modularne le proprietà optoelettroniche, controllando il processo di evoluzione del sistema verso una condizione di equilibrio termodinamico. Nel caso mostrato, tale approccio ha consentito di ottenere eterogiunzioni bulk a due componenti con un elevato controllo sia sulla morfologia nanoscopica, sia sulle proprietà optoelettroniche dello strato attivo. È stato dimostrato, inoltre, come tale metodo risulti efficace anche in sistemi più complessi, costituiti da strutture di notevoli dimensioni, quali per esempio eterogiunzioni a base di CNTs. In tal caso, si è mostrata l importanza di riuscire a modulare l organizzazione delle strutture all interfaccia in una eterogiunzione P3HT-CNTs, al fine di ottimizzare i fenomeni che in essa avvengono. Si è dimostrato come tale scopo sia in egual misura perseguibile sfruttando sia l approccio covalente sia quello supramolecolare. In entrambi i casi, avere un controllo sul grado di funzionalizzazione della superficie dei CNTs consente di raggiungere il giusto compromesso tra proprietà optoelettroniche e solubilità. Un elevato controllo sull organizzazione delle strutture all interfaccia e sui fenomeni che in essa avvengono permette, per esempio, di incrementare notevolmente le prestazioni dello strato attivo di dispositivi fotovoltaici ad eterogiunzione. Si è visto come, introducendo un terzo componente all interfaccia donatore/accettore, sia possibile ottimizzare quei parametri fotovoltaici che sono strettamente correlati alla morfologia dell eterogiunzione stessa. Anche in questo caso, un corretto design a livello molecolare è necessario per garantire un adeguata interazione tra i diversi componenti, indipendentemente dalla loro natura, sia essa organica o inorganica. È stato mostrato come migliorare l allineamento orbitalico consenta un notevole incremento del Voc e un ottimizzazione del trasferimento di carica, nonché della Jsc. Proprio la corrente può essere significativamente aumentata, sfruttando fenomeni di trasferimento di energia o di scattering di luce, rispettivamente per incrementare o localizzare la generazione di eccitoni. In quest ultimo caso, per esempio, ingegnerizzare l interfaccia mediante nanostrutture metalliche opportunamente funzionalizzate e aggregate, ha permesso di localizzare i fenomeni di scattering di luce nella regione di interesse, incrementando notevolmente l efficienza di dissociazione eccitonica. Così facendo è possibile ottimizzare significativamente la PCE anche di dispositivi su substrati plastici, che tipicamente presentano bassi valori di efficienza. Questi risultati rappresentano un grande potenziale per lo sviluppo delle OCSs, in quanto mostrano come la ricerca di nuovi materiali con migliori proprietà, debba necessariamente essere accompagnata da un adeguata ingegnerizzazione dello strato attivo che ottimizzi le prestazioni dei singoli componenti.
InArea 03 - Scienze chimiche

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