91236 - ORGANIC ELECTRONICS: MATERIALS AND APPLICATIONS

Anno Accademico 2022/2023

  • Docente: Nadia Camaioni
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: CHIM/02
  • Lingua di insegnamento: Inglese
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea Magistrale in Photochemistry and Molecular Materials (cod. 9074)

Conoscenze e abilità da conseguire

At the of the course the student has acquired the basic knowledge for studying the electronic and photonic processes involved in molecular solids, as well as some basics on organic materials and organic electronic devices.

Contenuti

Il programma del corso è organizzato in 4 macro argomenti (moduli), preceduti da una panoramica introduttiva sugli obiettivi e vantaggi dell'elettronica organica, come di seguito riassunto:

1. Panoramica e vantaggi dell'elettronica a base di materiali organici

2. Materiali organici coniugati

2.1. Conducibilità elettrica, isolanti, semiconduttori e conduttori

2.2. Teoria delle bande e teoria degli orbitali molecolari

2.3. Solidi covalenti e solidi molecolari a confronto

2.4. Materiali a basso peso molecolare e polimeri: vantaggi e svantaggi

2.5. Cariche ed eccitoni

2.6. Dispositivi organici, iniezione ed estrazione della carica

2.7. Mobilità delle cariche e proprietà di trasporto dei solidi organici

3. Transistor ad effetto di campo a base di materiali organici

3.1. Principi di funzionamento del transistor ad effetto di campo di tipo MOSFET, caratteristiche di uscita e di trasferimento

3.2. Configurazioni dei transistor ad effetto di campo a base di materiali organici (OFETs)

3.3. Requisiti dei materiali organici per OFETs a canale n, a canale p e ambipolari

3.4. Ruolo del dielettrico e dell'organizzazione molecolare del film organico

4. Celle solari a base di materiali organici

4.1. Principi di funzionamento di una cella solare, caratteristica corrente-tensione, definizione dei parametri fotovoltaici

4.2. Fotogenerazione di eccitoni e formazione di coppie di cariche libere

4.3. Materiali elettron-donatori ed elettron-accettori, struttura bulk-heterojunction per lo strato attivo delle celle solari organiche

4.4. Requisiti dei materiali donatori ed accettori e ruolo della morfologia del layer attivo

4.5. Dye-sensitized solar cells (DSSCs) (accenni)

4.6. Perovskite solar cells (accenni)

5. Diodi emettitori di luce a base di materiali organici (OLEDs)

5.1. Principi di funzionamento di un diodo emettitore di luce organico, caratteristica luminanza-tensione, caratteristica efficienza-tensione

5.2. Struttura dei dispositivi, hole-transporting layer, electron-transporting layer, emitting layer

5.3. Formazione degli stati emittenti, emettitori fluorescenti e fosforescenti

5.4. Requisiti dei materiali emettitori

5.5. Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF)

Testi/Bibliografia

Il materiale didattico sarà fornito dal docente in formato elettronico (copia delle presentazioni PowerPoint, review e articoli scientifici). Sono inoltre consigliati i seguenti testi:

1. M.C. Petty, “Molecular Electronics: from principles to practice”, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, 2007

2. M. Pope and C. E. Swenberg, “Electronic processes in organic crystals and polymers”, Oxford University Press, 1999.

Metodi didattici

Il corso Elettronica Organica: Materiali ed Applicazioni è un corso opzionale sulle proprietà dei materiali organici coniugati e sulle loro principali applicazioni nell'elettronica e nell'optoelettronica. Il corso è costituito da lezioni frontali e da esercitazioni di laboratorio. Queste ultime sono volte a dimostrare le modalità di processo dei materiali organici, la realizzazione su scala di laboratorio di dispositivi organici e la relativa caratterizzazione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale (6 CFU) della durata di circa 30-40 minuti. Questa consiste in 3 principali quesiti su 3 differenti moduli del programma ed ha lo scopo di accertare a) l'acquisizione delle conoscenze e b) la capacità di elaborazione autonoma delle conoscenze acquisite.

Strumenti a supporto della didattica

Personal computer, videoproiettore, presentazioni Power Point, lavagna, laboratori.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Nadia Camaioni

SDGs

Energia pulita e accessibile Città e comunità sostenibili Consumo e produzione responsabili

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.