Semiconduttori organici e film sottili nanostrutturati per dispositivi elettronici avanzati

Materiali semiconduttori innovativi quali polimeri e piccole molecole organiche, ossidi e perovskiti, possiedono proprietà meccaniche, elettriche e ottiche uniche, che li rendono i candidati ideali per lo sviluppo di dispositivi elettronici innovativi flessibili, trasparenti e indossabili (per esempio sensori e attuatori in tessuti intelligenti, fotodetector su larga area, trasduttori di “soft bioelectronics”). In aggiunta, la possibilità di utilizzare sintesi chimica ad-hoc e tecniche di fabbricazione da fase liquida e di6 stampa a basso costo, conferisce ai semiconduttori organici e agli ossidi ad alta mobilità un’elevata potenzialità di utilizzo per la tecnologia del futuro. La nostra attività di ricerca è incentrata sullo studio degli aspetti fondamentali del trasporto di carica (processi di generazione, trasporto e raccolta dei portatori di carica) e sugli effetti di interazione radiazione-materia in tali materiali, processi che, nonostante le eccezionali prestazioni delle applicazioni emergenti, sono ancora lontani dall’essere interamente compresi. Nei nostri laboratori vengono condotte caratterizzazioni sperimentali elettriche, spettroscopiche e strutturali sulle seguenti aree tematiche:

(ulteriori informazioni sono disponibili nella pagina web del gruppo: https://site.unibo.it/semiconductor-physics)

• Cristalli singoli e film sottili semiconduttori organici e ibridi (tra cui TIPS-pentacene e perovskiti). Abbiamo recentemente dimostrato lo sviluppo e la realizzazione di detector diretti di radiazione ionizzante (ad esempio raggi X e particelle alpha) altamente efficienti a base di materiali organici/ibridi depositati da soluzione. Questa linea di ricerca viene sviluppata nell’ambito dei progetti di collaborazione: “FORTRESS” POR-FESR 2019-2023 e “FIRE” INFN Group 5 Call 2019-2022, coordinati dal gruppo di Bologna.

• Semiconduttori organici nanostrutturati per tessuti intelligenti e bioelettronica. L’elettronica indossabile offre molte prospettive per la sensoristica e il monitoraggio delle funzionalità del corpo umano. Nel nostro gruppo sviluppiamo dispositivi funzionali innovativi basati su film nanometrici basati sul polimero conduttore poly(3,4-ethylenedioxithiophene) (PEDOT), utilizzati per fabbricare biosensori elettronici passivi ed attivi, come transistor organici elettrochimici (OECT), direttamente su tessuto o su substrati plastici flessibili. Questa linea di ricerca è parzialmente finanziata dal progetto PON-MIUR “TEXSTYLE” (2019-2023), in collaborazione con il centro ricerca FIAT a Torino e dal progetto FET-OPEN H2020 “LIONHEARTED” (2018-2022) in collaborazione con l’IIT di Milano.

• Ossidi ad alta mobilità per dispositivi elettronici flessibili e trasparenti. Gli ossidi semiconduttori ad alta mobilità, come l’ossido di zinco-stagno (ZTO) e l’ossido di gallio-indio-zinco (GIZO) esibiscono prestazioni uniche quando impiegati nello strato attivo di transistor a film sottile (TFT). Dispositivi flessibili e trasparenti possono essere realizzati su substrati leggeri non convenzionale, con mobilità ad effetto di campo dei portatori superiori a 10 cm²/Vs e tensioni operative sotto i 10V.

Sito del gruppo

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

Pubblicazioni

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

Collaborazioni

New University of Lisbon (PT), CEA (France), University of Kentucky (USA), University of Surrey (UK), University of Cambridge (UK), University of Linz (Austria), University of Wollongong (Australia), IIT Milan, Elettra synchrotron radiation laboratory (Italy University of Cagliari, Ecole Normale Des Mines EMSE (France), Ludwig-Maximillian Universitat Munich (Germania), Max Planck Institute Mainz (Germany), Los Alamos National Laboratory (USA), Institut de Ciencia de Materials (ICMAB-CSIC) Barcelona (Spain)