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Daniela Cavalcoli

Professoressa associata

Dipartimento di Fisica e Astronomia

Settore scientifico disciplinare: FIS/03 FISICA DELLA MATERIA

Temi di ricerca

Parole chiave: semiconduttori silicio GaN, InN, AlN, leghe basate su composti III-N applicazioni fotovoltaiche nanostrutture di semiconduttori, confinamento quantico, strutture a bassa dimensionalità perovskite eterogiunzioni, transistor ad alta mobilità spettroscopia di fototensione superficiale microscopia a forza atomica optoelettronica

 Nanostrutture a semiconduttore per applicazioni fotovoltaiche

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. Una buona conduttività e un basso assorbimento parassito sono necessari 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. Studiamo, inoltre, materiali fotovoltaici innovativi come i nanocristalli di perovskite che mostrano una stabilità molto promettente e un'elevata efficienza di conversione solare.

Strutture Leghe a bassa dimensionalità basate su leghe III-N  per elettronica ad alta frequenza

Le leghe di nitruro III (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 un gap proibito variabile con la composizione, che copre l'intero spettro visibile; tuttavia, questi materiali soffrono della presenza di difetti strutturali che emergono da fenomeni di tensione e rilassamento termico. Studiamo le proprietà di trasporto, gli spettri ottici, le proprietà elettriche su macro e nanoscala e gli effetti di confinamento quantico al fine di chiarire il ruolo delle proprietà dei materiali sul comportamento del dispositivo.

Perovskiti di ioduro di piombo di metilammonio

La perovskite di ioduro di piombo in metilammonio (CH3NH3PbI3) ha recentemente dimostrato di essere un materiale molto interessante 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, e una delle possibili cause del problema di stabilità dovrebbe essere trovata in presenza di difetti nel materiale di partenza. Lo scopo dello studio è quello di ottenere una chiara comprensione del ruolo dei difetti sui meccanismi di deterioramento dei dispositivi finali. Studiamo gli stati difettivi in funzione delle variazioni composizionali dei film di perovskite mediante metodi di caratterizzazione elettrica (analisi delle caratteristiche corrente- tensione e capacità - tensione in funzione della temperatura), tecniche di spettroscopia di carica (spettroscopia transitoria di livelli profondi) e spettroscopia di fotovoltaggio di superficie. Finanziamento: POR-FESR EMILIA ROMAGNA 2014-2020, progetto FORTRESS, unità di ricerca CIRI-MAM.