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Electronic Doping of Soft Semiconductors

Descrizione del progetto

Protocolli per la stabilità del drogaggio elettronico nei semiconduttori

Il drogaggio elettronico è fondamentale per la densità dei portatori nei semiconduttori, in particolare nelle perovskiti di alogenuri metallici; ciononostante, sfide come la compensazione dei difetti e l’accesso limitato alle strutture di sincrotrone complicano la sintesi e l’analisi. Il progetto EDO, finanziato dal CER, si propone di progettare nuovi protocolli per la stabilità del drogaggio elettronico intenzionale nei semiconduttori di alogenuri metallici mediante lo sviluppo di uno strumento sperimentale multimodale volto a valutare quantitativamente il drogaggio e i suoi effetti sulle proprietà optoelettroniche dei semiconduttori in perovskite di alogenuri metallici. Attraverso la combinazione di un microscopio a fotoemissione con sorgenti coerenti sintonizzabili che vanno dalle radiazioni nel vicino infrarosso (NIR) a quelle basate su raggi X morbidi, il progetto mapperà lo spostamento del livello di Fermi, la struttura elettronica e la composizione elementare di film sottili su scala nanometrica, esaminando al contempo le dinamiche optoelettroniche e favorendo in tal modo lo sviluppo dei processi di lavorazione dei materiali.

Obiettivo

EDO will develop protocols for intentional, spatially controlled, and stable electronic doping in metal halide semiconductors.
Electronic doping implies engineering of carrier density in semiconductors through the intentional introduction of a defect and it is necessary to achieve high performances in micro and optoelectronic technologies. Unlike established semiconductors, which are typically covalent solids, those belonging to the class of soft materials, such as molecules and polymers, forming van der Waals solids, and metal halide perovskites, forming ionic solids, host complex doping mechanisms. As a result, the design of free carrier density is far from being established and exploited in metal halides perovskites thin films. Intrinsic challenges, such as compensation and migration of defects, charge localization, phase segregation and the strong doping−processing relationship, may hide or hamper the designed doping process. Characterization and control of such phenomena require the combined knowledge of electronic, chemical and morphological/structural information, which is often missing. As a result, reports are often contradictory and advanced tools are in demand to draw a complete picture. Synchrotron facilities may help reaching the target, however, their limited access hampers direct feedback between synthesis and characterization.
EDO will develop an unprecedent multimodal experimental tool, in laboratory environment, to quantitatively assess the doping and examine its impact on the optoelectronic properties of metal halides perovskites semiconductors. A photoemission microscope will be coupled to tunable coherent sources, covering the entire spectrum from NIR to soft X-ray radiation to map at nanometer scale the Fermi level shift, the electronic structure and the elemental composition and organization of thin films, and the relative optoelectronic dynamics, transferring the secured knowledge to the development of materials processing.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-ADG

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Istituzione ospitante

FONDAZIONE ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA
Contributo netto dell'UE
€ 2 930 312,00
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (2)