Sintesi e caratterizzazione di film sottili di perovskiti ibride 2D a base stagno

Le perovskiti ibride ad alogenuri a base di stagno stanno emergendo come promettente alternativa alle tradizionali varianti a base di piombo per l'optoelettronica. In particolare, le architetture bidimensionali (2D) offrono una maggiore stabilità in condizioni ambientali rispetto ai materiali perovskitici 3D[1] e una maggiore libertà di progettazione introdotta dal catione organico[2]. Il presente lavoro di tesi indaga la correlazione tra la rigidità strutturale, modulata dall'impiego di tre cationi organici (butilammonio, diamminobutano e feniletilammina), e le proprietà morfologiche ed elettriche di film sottili di perovskite 2D a base di ioduro di stagno (BA2SnI4, DABSnI4 e PEA2SnI4). I film sono stati sintetizzati mediante spin-coating in ambiente inerte e successivamente caratterizzati. L'analisi morfologica, mediante microscopia ottica a luce polarizzata e interferometria a luce bianca, ha rivelato una sostanziale omogeneità nella rugosità superficiale, ma marcate differenze negli spessori, nelle dimensioni dei domini cristallini e nell'orientazione cristallografica. La caratterizzazione elettrica è stata eseguita in diverse condizioni ambientali. Mentre le misurazioni effettuate in glovebox hanno mostrato un trend di conducibilità concorde con l'ipotesi di partenza, evidenziando una maggiore conducibilità per il film di PEA2SnI4 rispetto al campione di DABSnI4 e di BA2SnI4, i test condotti in condizioni di vuoto dinamico hanno evidenziato comportamenti divergenti, smentendo l'esistenza di una correlazione lineare universale. I risultati dimostrano che le proprietà di trasporto di carica in queste perovskiti non sono governate unicamente dalla rigidità dello spacer organico, ma dipendono dall’interazione di molteplici fattori intrinseci al materiale, quali le marcate variazioni di spessore, l'orientazione anisotropica dei cristalli e la densità dei bordi di grano, i quali agiscono come centri di intrappolamento ostacolando il trasporto elettrico.