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Dipartimento di Fisica - Politecnico di Milano

Nanomateriali per dispositivi fotonici accordabili e celle solari nell'infrarosso

Nell'attività di tesi saranno fabbricate due tipologia di strutture:

i) strutture fotoniche multilstrato accordabili a base di ossidi metallici.

oppure

ii) celle solari nell'infrarosso basate sull'estrazione di elettroni caldi.

 

Strutture fotoniche accordabili

Alcuni ossidi metallici, come l'ossido di indio-stagno (ITO) o l'ossido di zinco drogato con alluminio (AZO), mostrano risonanze plasmoniche nel vicino infrarosso. Le risonanze plamoniche dipendono dalla densità di carica del materiale che può essere controllata da stimoli esterni come il campo elettrico o la radiazione ultravioletta.

Il controllo delle risonanze plasmoniche si traduce in un controllo delle proprietà ottiche (es. trasmissione di luce) della struttura fotonica.

Tali strutture sono promettenti per la fabbricazione di modulatori ottici e schermi.

In questo lavoro si è studiato un cristallo fotonico a base di ITO e ossido di silicio.

 

Celle solari nell'infrarosso basate sull'estrazione di elettroni caldi

Quasi la metà della radiazione solare è nell'infrarosso, regione spettrale non assorbita dai comuni materiali fotovoltaici, con rare e costose eccezioni. L'attività si propone di realizzare e studiare eterogiunzioni capaci di assorbire rediazione infrarossa per convertirla in energia elettrica. I nanomateriali altamenti drogati (ITO, AZO etc., chiamati in figura doped semiconductor nanocrystals, DSNC) presentano intense risonanze plasmoniche nell'infrarosso. Pochi istanti (fs) dopo l'eccitazione in questi materiali si osserva la formazione di elettroni altamente energetici non in equilibrio con il gas di Fermi; se, nell'eterogiunzione, tali elettroni si trovano al di sopra del fondo della banda di valenza di un semiconduttore si osserva il trasferimento di questo elettrone.

Il meccanismo è promettente ed è stato già osservato in giunzione metallo/semiconduttore, ma non in giunzione semiconduttore altamente drogato/semiconduttore.

L'attività si svolge nel contesto nel progetto europeo ERC PAIDEIA.



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