Elettronica organica
L’elettronica organica utilizza polimeri organici o piccole molecole organiche per creare componenti elettronici in molte nuove aree applicative. I materiali impiegati nell’elettronica organica sono più leggeri, più flessibili e più economici rispetto ai tradizionali materiali inorganici a base di silicio. L’elettronica organica è più efficiente in termini energetici e più rispettosa delle risorse ambientali, a livello di produzione, utilizzo e smaltimento.
I dispositivi elettronici organici basati su piccole molecole vengono generalmente fabbricati mediante metodi di deposizione sotto vuoto, che trasferiscono film sottili di materiali organici sulla superficie del substrato. I dispositivi elettronici organici possono essere realizzati con polimeri conduttivi utilizzando metodi di lavorazione in soluzione a basso costo. I polimeri semiconduttori possono essere resi solubili e trasformati in inchiostro per stampare i circuiti elettronici direttamente su grandi fogli di plastica. Questi materiali sono compatibili con i processi di stampa roll-to-roll su grandi aree, che possono essere facilmente trasferiti su scala più ampia per una produzione rapida a costi ridotti.
I materiali conduttivi organici vengono utilizzati in:
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OLED
I diodi organici a emissione di luce (OLED) sono dispositivi elettroluminescenti composti da uno strato organico semiconduttore responsabile dell’emissione luminosa inserito tra un anodo (caricato positivamente per iniettare le lacune) e un catodo (caricato negativamente per iniettare gli elettroni) e strati di trasporto che consentono a portatori di carica elettrica differenti di fluire nello strato emissivo semiconduttore. Quando le cariche iniettate dagli elettrodi si ricombinano nello strato organico, la luce viene generata per via diretta. Gli OLED emettono colori vivaci e luci più brillanti, migliorando il contrasto dei display. Grazie alla maggior sottigliezza e alla maggior flessibilità dei materiali organici, gli OLED possono essere utilizzati in monitor a schermo curvo, dispositivi mobili pieghevoli o arrotolabili e dispositivi indossabili.
OFET e OTFT
I transistor organici sono gli elementi costitutivi di base dei circuiti e dei display integrati flessibili utilizzati nei dispositivi elettronici a elevate prestazioni. I transistor organici fungono da interruttori, collegando e scollegando l’alimentazione. Gli elettrodi source (emettitore) e drain (collettore) sono a contatto diretto con un semiconduttore organico. L’elettrodo gate è isolato dal semiconduttore tramite l’isolante dielettrico. Quando si applica la tensione al gate, il semiconduttore diventa più o meno conduttivo e consente o impedisce il passaggio della corrente elettrica tra l’emettitore e il collettore. Tutti i componenti, dai conduttori (per gli elettrodi) e i semiconduttori (per i materiali del canale attivo) agli isolanti (per gli strati dielettrici del gate), possono essere costituiti da materiali organici. I transistor a film sottile sono uno speciale tipo di transistor a effetto di campo in cui il semiconduttore, l’elettrodo e gli strati dielettrici vengono depositati in forma di film sottili su un substrato di supporto. Alcune comuni applicazioni elettroniche sono rappresentate delle etichette RFID e dalla carta elettronica.
OPV
I materiali elettronici organici possono essere utilizzati anche come materiali donatori e materiali accettori per convertire la luce in elettricità nei pannelli solari. Negli OPV, gli strati fotoattivi di materiali organici semiconduttori sono inseriti a sandwich tra due elettrodi per generare fotocorrenti. Dato che assorbono il flusso di fotoni solari, i materiali donatori devono possedere un ampio assorbimento ottico, che consenta di abbracciare tutto lo spettro solare. I materiali organici di trasporto delle lacune (HTM) utilizzati nelle celle solari a base di perovskite si sono dimostrati particolarmente efficienti nell’ottimizzare il trasporto della carica e nella cattura dell’energia solare.
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