Dispositivi a variazione di conduttanza otticamente indotta basati su semiconduttori processabili da soluzione

Svariate applicazioni nel campo dell’imaging richiederebbero lo sviluppo di sensori a larga area, ma la tradizionale tecnologia del silicio mal si adatta a questi scopi a causa dei costi elevati. Semiconduttori lavorabili da soluzione quali composti organici e alcuni ossidi conduttivi costituiscono in tal senso un’alternativa vincente, essendo depositabili in modo economico su ampie superfici mediante comuni tecniche di stampa quali inkjet printing e roll-to-roll. Tuttavia il livello di maturità di queste tecnologie emergenti è modesto, il che mal si coniuga col fatto che, anche nella sua realizzazione più semplice, un pixel per imaging consta di due dispositivi, un fotodiodo ed un transistore, la cui integrazione presenta allo stato attuale difficoltà non indifferenti. Nel tentativo di realizzare una struttura più semplice, in questa tesi si sono investigati elementi fotosensibili in cui l’informazione ottica si traduce non già in carica fotogenerata, come nei fotodiodi tradizionali, ma in una variazione stabile –eventualmente reversibile- della conducibilità, il che elimina alle radici la necessità dell’elemento di indirizzamento. Per la realizzazione di pixel fotoresistivi sono stati esplorati due meccanismi: le reazioni di isomeria fotoindotta in molecole organiche appartenenti alla famiglia dei diarileteni (sia pristine sia in miscela con nanotubi di carbonio), e il drogaggio fotossidativo in film di ossido di titanio nanostrutturato. Mentre nel primo caso si è potuto assistere al più ad un raddoppio fotoindotto della corrente, nel secondo caso si è potuto rilevare un aumento di corrente di oltre 4 ordini di grandezza con l’esposizione a luce ultravioletta, reversibile al valore di conducibilità di partenza tramite trattamento termico in presenza di ossigeno. In conclusione del lavoro di tesi, i pixel fotoresistivi basati su ossido di titanio sono stati utilizzati per realizzare un prototipo di matrice 3x3, una prova di fattibilità per sensori di immagine a variazione resistiva ottenuti utilizzando semiconduttori deponibili da soluzione.