Semiconduttori e nanostrutture per applicazioni fotovoltaiche e fotoniche

Trasporto e proprietà ottiche di film sottili a base di Si; ruolo dei difetti sulle proprietà di trasporto di leghe basate su GaN, InGaN, AlGaN; Eterogiunzioni basate su GaN; celle solari a eterogiunzione; studi di difetti in film sottili basati su perovskiti (CH3NH3PbI3) per applicazioni nella rivelazione di raggi X.

  1. Film sottili a base di Si. Studiamo film sottili a base di silicio (ossidi sub-stechiometrici e ossi-nitruri di silicio, amorfi e nanocristallini) che trovano importanti applicazioni come strati passivanti in celle solari a eterogiunzione a base di Si ad alta efficienza. Questi materiali presentano una buona conduttività e un basso assorbimento nello spettro solare, entrambi caratteristiche importanti per migliorare l'efficienza delle celle solari. Studiamo le proprietà di trasporto su scala nanometrica per comprendere il legame tra proprietà strutturali e conducibilità, trasporto macroscopico e proprietà ottiche al fine di chiarire la fisica dei meccanismi di passivazione.
  2. Le leghe basate sui nitruri III-N. Le leghe di composti III-N (GaN, InGaN, AlGaN e AlInGaN) sono ampiamente utilizzate per diverse applicazioni, come transistor ad alta mobilità elettronica (HEMT), celle solari, dispositivi per l'emissione di luce. Queste leghe mostrano una gap proibita che può essere variata al variare della  composizione, che può coprire l'intero spettro visibile. Questi materiali tuttavia presentano difetti strutturali che emergono da fenomeni rilassamento dello strain. Studiamo le proprietà di trasporto, gli spettri ottici, le proprietà elettriche alla macro e nanoscala e gli effetti di confinamento quantico al fine di chiarire il ruolo delle proprietà dei materiali sul comportamento del dispositivo.
  3. Le perovskiti composte da ioduro di piombo metilammonio (CH3NH3PbI3) hanno recentemente dimostrato di essere materiali molto interessanti per applicazioni fotovoltaiche e per il rilevamento dei raggi X. Nonostante risultati incoraggianti nelle applicazioni, le perovskiti soffrono ancora di problemi di stabilità quando vengono utilizzate come strato di trasporto in celle solari a film sottile, una delle possibili cause del problema va trovata nella presenza di difetti reticolari. Lo scopo dello studio, a carattere sperimentale, è quello di ottenere una chiara comprensione del ruolo dei difetti sui meccanismi di deterioramento dei dispositivi finali. Studiamo gli stati difettivi in funzione della composizione delle perovskiti mediante metodi di caratterizzazione elettrica (analisi delle caratteristiche tensione - corrente e tensione - capacità in funzione della temperatura), tecniche di spettroscopia a raccolta di carica (spettroscopia DLTS, Deep Level Transient Spectroscopy) e spettroscopia di foto tensione e foto-corrente superficiale. Finanziamento: POR-FESR EMILIA ROMAGNA 2014-2020, progetto FORTRESS, unità di ricerca CIRI-MAM.

WEBSITE https://site.unibo.it/semiconductor-physics/en

Pubblicazioni

https://site.unibo.it/semiconductor-physics/en/publications  

Collaborazioni

CIRI-MAM (Meccanica Avanzata e Materiali UNIBO), INFN-TTLab, University of Konstanz, Physics Department and Forschungszentrum; Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique, Ecole publique d’Ingénieurs, ENSI-Caen, France; Physics Laboratories, Quantum Devices group, ENS (Ecole Normale Superieure); Paris, France; NTNU, Department of Materials Science and Engineering, Trondheim, Norway; Departamento de Física de Materiales, Physics of Electronic Materials, Universidad Complutense, Madrid, Spain, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Photovoltaic Lab. EPFL–PV LAB.

Coordinatore

Daniela Cavalcoli

Professoressa associata

Membri DIFA

Giovanni Armaroli

Dottorando

Tutor didattico

Andrea Ciavatti

Cat. D in prova- area tecnica, tecnico - scientifica ed elaborazione dati

Tutor didattico

Beatrice Fraboni

Professoressa ordinaria

Altri membri

  • Pierpaolo Vecchi

    Studente Master

  • Matilde Lini

    Studente Master

  • Gabriela Warden

    Studente Master, NTNU

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