Printed and Molecular Electronics

Il gruppo di elettronica stampata e molecolare (PME) è attivo dal 2010 nel Centro di Nano Scienze e Tecnologia (CNST) a Milano. PME ha lo scopo di migliorare la conoscenza sulle proprietà opto-elettroniche dei materiali semiconduttori processabili da soluzione, in particolare dei materiali organici coniugati, e di sfruttare al meglio la possibilità di stamparli e applicarli in modo versatile nel campo dell’elettronica flessibile e a larga area. Siamo inoltre interessati a chiarire fenomeni fisici di base come l’iniezione di carica e le proprietà di trasporto sia in film polimerici che i singoli strati molecolari auto-assemblati, in modo da fornire agli ingegneri dei parametri in base ai quali progettare dispositivi elettronici come transistor ad effetto di campo, fotorivelatori, celle solari, e una vasta gamma di sensori.

Più recentemente abbiamo affrontato lo sviluppo di dispositivi termo-elettrici organici e, guardando sempre più al futuro, abbiamo realizzato una sperimentazione pioneristica nel campo dell’elettronica commestibile, il grado ultimo dell’elettronica biocompatibile e biodegradabile. Dal punto di vista applicativo, siamo interessati a sviluppare processi di stampa e scrittura scalabili a livello industriale, in modo da andare verso una produzione di massa dell’elettronica flessibile. Un obiettivo che ci spinge a superare gli attuali limiti di performances di questa tecnologia, specialmente in termini di velocità dei circuiti e di affidabilità a lungo termine.

La nostra attività è caratterizzata sia dalla ricerca su proprietà fondamentali, dove siamo guidati da forte curiosità, sia dallo sviluppo di applicazioni, che rappresentano il nostro obiettivo finale.

Laboratori

Il Gruppo PME e i suoi laboratori si trovano presso il Centro di Nano- Scienze e Tecnologia dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Milano. I principali laboratori sono il WETLAB ed il Laboratorio di caratterizzazione elettrica.

Il WETLAB è una camera grigia con cappe chimiche e glovebox equipaggiate per la fabbricazione di dispositivi elettronici.

Il laboratorio è fornito di strumenti di stampa per la fabbricazione di dispositivi: due stampanti inkjet, un bar/knife coater, una slot-die, una stampante serigrafica è uno spray coater. E’ presente inoltre una camera pulita Classe 1000 per litografia.

Il laboratorio di caratterizzazione elettrica è equipaggiato con tutto il necessario per la caratterizzazione opto-elettronica dei dispositivi: probe stati in in diversi ambienti di lavoro (aria, azoto e vuoto), “semiconductor parameter analyzers”, e analizzatori di rete ad alta frequenza (sino a 10 Ghz).

Sono inoltre presenti setup dedicati in azoto e vuoto per la caratterizzazione di fotorivalatori.

Progetti

ERC Starting Grant 2015-2019: HEROIC - High-frequency printed and direct-written Organic-hybrid Integrated Circuits.

In evidenza

• Tecnica di stampa ad alta produttività per la deposizione su ampie aree di film polimerici semiconduttori nano-strutturati e ad alta mobilità, per realizzare elettronica su plastica capace di lavorare nel regime dei MHz.

  LINK

• Fotorivalatori completamente stampati tramite inkjet per lo sviluppo di futuri imager digitali in plastica  LINK
• Circuiti elettronici polimerici complementari completamente stampati su plastica LINK
• Tecnica di micro-spettroscopia a modulazione di carica per lo studio del trasporto di carica nei semiconduttori organici. LINK
• Diversi articoli di review su elettronica stampata e Fisica dei dispositivi organici. LINK1 LINK2 LINK3 LINK
• ERC Starting Grant 2014  “Circuiti integrati Organico-Ibridi realizzati tramite tecniche di stampa e di scrittura diretta per circuiti ad alta frequenza. – HEROIC LINK
• un laboratorio condiviso con OMET srl per lo sviluppo di processi di stampa roll-to-roll per la fabbricazione di massa di moduli fotovoltaici economici.

Collaborazioni

• Prof. Yong-Young Noh, Università di Dongguk (Seoul, Korea), Elettronica stampata polimerica
• Prof. Cesare Soci, Università di Nanyang Technical[MC1]  (Singapore), tecniche di spettroscopia per lo studio del trasporto di carica in dispositivi polimerici
• Prof. Chris McNeill, M Università di Monash (Melbourne, Australia), relazione tra micro struttura e proprietà elettroniche in polimeri semiconduttori ad alta mobilità Prof. Antonio Facchetti, Polyera Corporation (Chicago, USA), Polimeri stampabili ad alta mobilità
• Dr. Michael Sommer, Università di Freiburg (Germany), polimeri n-type ad alta mobilità per transistor ad effetto campo
• Prof. Guillermo Bazan, UC Santa Barbara (USA), piccole molecole e polimeri stampabili per fotorivelatori stampati ad alta efficienza.
• Prof. Alasdair J. Campbell, Imperial College (London, UK), transistor polimerici stampati ad alta frequenza.
• Prof. Maria Antonietta Loi, Università di Gröningen (The Netherlands), Nanotubi stampabili per elettronica flessibile