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Materiali a elevate prestazioni per l’elettronica organica

Alcune miscele di semiconduttori organici potrebbero migliorare la stabilità dell’elettronica organica, come per esempio i transistori a effetto di campo, le celle solari, i diodi emettitori di luce o i display flessibili.
Materiali a elevate prestazioni per l’elettronica organica
I progressi nel settore della microelettronica hanno portato i prodotti di piccole dimensioni a un aumento delle prestazioni e a prezzi inferiori, per una vasta gamma di utenti. Di fronte a una forte concorrenza da tutto il mondo, l’Europa sta investendo sempre di più nell’elettronica organica come potenziale mezzo per ottenere prodotti innovativi a basso costo.

Spinti dal potenziale dei semiconduttori organici, gli scienziati hanno avviato il progetto BLEND (Stability of blended organic semiconductors under various environments). A differenza dei loro omologhi inorganici, i semiconduttori organici sono più leggeri, più robusti e possono essere facilmente realizzati.

Nonostante le loro promesse, i problemi di stabilità rappresentano una grave minaccia per l’affidabilità dei semiconduttori organici. Per migliorare la stabilità, i membri del progetto BLEND hanno fatto ricorso alla miscelazione di semiconduttori organici con polimeri ottenuti da materie prime aventi buone proprietà isolanti. Preparando sistemi organici multicomponente che comprendono almeno un componente isolante, il team ha ottenuto una visione più ampia del modo in cui questi materiali si comportano in circostanze diverse.

Il lavoro è stato orientato soprattutto verso l’applicazione del trattamento termico per diverse combinazioni di materiali ai fini dello studio riguardante la morfologia a diverse temperature. La ricerca si è concentrata su sistemi di polietilene (PE), poli(3-esiltiofene-2,5-diile) (P3HT) e metil estere dell’acido fenil-butirrico (PCBM) che vengono comunemente utilizzati in ambito fotovoltaico organico. La temperatura di fusione ha influenzato notevolmente la morfologia della pellicola. I risultati hanno inoltre dimostrato che il PE può causare problemi di affidabilità a lungo termine a causa del raggruppamento di PCBM.

Per contribuire alla determinazione degli effetti a lungo termine dei livelli di stress, in un tempo più breve, gli scienziati hanno eseguito test di invecchiamento accelerato, esponendo i materiali a diverse temperature e livelli di umidità. Utilizzando la spettroscopia a radiazioni ultraviolette visibili, si è notato che l’assorbimento di luce diminuisce nel tempo, e quindi è stato calcolato il tasso al quale i materiali decadono. I risultati dimostrano chiaramente che la velocità di degradazione è aumentata notevolmente con il crescere della temperatura di invecchiamento. Inoltre, è stato riscontrato che i polimeri isolanti influenzano il comportamento a lungo termine dei film, aspetto che va considerato se vengono utilizzati nei dispositivi elettronici organici.

Ulteriori studi sono necessari per chiarire la stabilità del materiale in condizioni di invecchiamento accelerato. L’opzione studiata dal progetto, fondendo semiconduttori organici, può contribuire a ridurre i costi di elettronica organica principalmente grazie al basso costo dei polimeri derivanti da materie prime.

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Keywords

Elettronica organica, semiconduttori organici, stabilità, celle solari, invecchiamento accelerato