Electronic properties of transition metal oxide layers for applications in organic solar cells

Gli Ossidi di Metalli di Transizione, come quelli di Molibdeno e di Titanio, sono materiali molto promettenti per lo sviluppo di applicazioni per il trasporto di carica nella fabbricazione di celle solari. Questa tesi presenta un lavoro realizzato tra il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Bologna e l'Istituto delle NanoScienze di Parigi della Sorbona - Paris 6 in collaborazione con la Southern Denmark University, che mira a comprendere e modificare le proprietà di tali ossidi per il miglioramento del trasporto di elettroni e lacune in film sottili. Il progetto di ricerca è stato portato a termine ricorrendo a varie tecniche di caratterizzazione strutturale, come la Microscopia a Forza Atomica (AFM), elettrica e chimica, tra cui la Microscopia Kelvin Probe (KPFM), la Spettroscopia di Fotoemissione a Raggi X e Ultravioletti (XPS/UPS) e la Microscopia a Fotoemissione di Elettroni a Raggi X (XPEEM) realizzata presso la sorgente di sincrotrone SOLEIL di Saint-Aubin (Francia). I principali risultati di questo studio includono l'identificazione dell'evoluzione della superficie con la crescita di grani per l'ossido di molibdeno su silicio, la stabilità degli ossidi di molibdeno e titanio su Ossido di Indio e Stagno (ITO) dedotta dal minor numero di aggregati visibili nelle mappe AFM, l'aumento della funzione lavoro quando i materiali sono sottoposti a cicli di riscaldamento (annealing) fino a 450°C e l'interessante comparsa di domini di policristalliti sulla superficie dell'ossido di titanio ad alta temperatura. Differenti analisi con esposizione a radiazioni hanno permesso di investigare gli effetti di luce ultravioletta e raggi X sugli ossidi e di identificare la tecnica di deposizione e le caratteristiche dei materiali più adatte per ridurre la degradazione delle proprietà elettriche causate dalla luce.