In situ real-time investigation of Organic Ultra-Thin-Film transistors: growth, electrical properties and biosensing applications

Organic electronics has grown enormously during the last decades driven by the encouraging results and the potentiality of these materials for allowing innovative applications, such as flexible-large-area displays, low-cost printable circuits, plastic solar cells and lab-on-a-chip devices. Moreover, their possible field of applications reaches from medicine, biotechnology, process control and environmental monitoring to defense and security requirements. However, a large number of questions regarding the mechanism of device operation remain unanswered. Along the most significant is the charge carrier transport in organic semiconductors, which is not yet well understood. Other example is the correlation between the morphology and the electrical response. Even if it is recognized that growth mode plays a crucial role into the performance of devices, it has not been exhaustively investigated. The main goal of this thesis was the finding of a correlation between growth modes, electrical properties and morphology in organic thin-film transistors (OTFTs). In order to study the thickness dependence of electrical performance in organic ultra-thin-film transistors, we have designed and developed a home-built experimental setup for performing real-time electrical monitoring and post-growth in situ electrical characterization techniques. We have grown pentacene TFTs under high vacuum conditions, varying systematically the deposition rate at a fixed room temperature. The drain source current IDS and the gate source current IGS were monitored in real-time; while a complete post-growth in situ electrical characterization was carried out. At the end, an ex situ morphological investigation was performed by using the atomic force microscope (AFM). In this work, we present the correlation for pentacene TFTs between growth conditions, Debye length and morphology (through the correlation length parameter). We have demonstrated that there is a layered charge carriers distribution, which is strongly dependent of the growth mode (i.e. rate deposition for a fixed temperature), leading to a variation of the conduction channel from 2 to 7 monolayers (MLs). We conciliate earlier reported results that were apparently contradictory. Our results made evident the necessity of reconsidering the concept of Debye length in a layered low-dimensional device. Additionally, we introduce by the first time a breakthrough technique. This technique makes evident the percolation of the first MLs on pentacene TFTs by monitoring the IGS in real-time, correlating morphological phenomena with the device electrical response. The present thesis is organized in the following five chapters. Chapter 1 makes an introduction to the organic electronics, illustrating the operation principle of TFTs. Chapter 2 presents the organic growth from theoretical and experimental points of view. The second part of this chapter presents the electrical characterization of OTFTs and the typical performance of pentacene devices is shown. In addition, we introduce a correcting technique for the reconstruction of measurements hampered by leakage current. In chapter 3, we describe in details the design and operation of our innovative home-built experimental setup for performing real-time and in situ electrical measurements. Some preliminary results and the breakthrough technique for correlating morphological and electrical changes are presented. Chapter 4 meets the most important results obtained in real-time and in situ conditions, which correlate growth conditions, electrical properties and morphology of pentacene TFTs. In chapter 5 we describe applicative experiments where the electrical performance of pentacene TFTs has been investigated in ambient conditions, in contact to water or aqueous solutions and, finally, in the detection of DNA concentration as label-free sensor, within the biosensing framework.

Teoria e prassi del product placement. Il caso dei film contemporanei per adolescenti (ITA/USA 2006-2010)

Through this research I have tried to demonstrate how the evolution of the newest marketing strategies - that work towards engaging relationships with consumers, thus building an emotional connection between the brand and the user- can be considered as a response to the evolution of young audiences and consumers. More specifically, I have analized product placement as a cultural and social phenomena above all, and not only as an economical one, thus demonstrating all the social and cultural practices that this tool implies. The approach I have chosen to do so, is historical-analytical, particularly focusing on the evolution of the society and of the consumer, especially for what teenagers (both as audiences and as consumers) are concerned.

Identità e diaspora attraverso lo specchio doppio del processo traduttivo. La traduzione del romanzo "The Namesake" - "L'omonimo" di J. Lahiri e il doppiaggio del film "The Namesake" - "Il destino nel nome" di M. Nair

La ricerca si propone come studio teorico e analitico basato sulla traduzione letteraria e audiovisiva del genere diasporico, esemplificato nel romanzo The Namesake – L’omonimo di J. Lahiri e nel film The Namesake – Il destino nel nome di M. Nair. Si sviluppa, quindi, un doppio percorso di analisi, concentrandosi sulla traduzione interlinguistica di due modalità testuali differenti, quella letteraria (il testo narrativo) e quella audiovisiva (in particolare, il doppiaggio). L’approccio teorico è di stampo interdisciplinare, come risulta sempre più imprescindibile nel campo dei Translation Studies: infatti, si cerca di coniugare prospettive di natura più linguistica, quali i Descriptive Translation Studies (in particolare, Toury 1995) e lo sviluppo degli studi sui cosiddetti ‘universali traduttivi’, con approcci di stampo più culturalista, in particolare gli studi sulla traduzione post-coloniali, con le loro riflessioni sui concetti di ‘alterità’ e ‘ibridismo’. Completa il quadro teorico di riferimento una necessaria definizione e descrizione del genere diasporico relativo alla cultura indiana, in rapporto sia al contesto di partenza (statunitense) sia al contesto di arrivo (italiano) per entrambi i testi presi in considerazione. La metodologia scelta per l’indagine è principalmente di natura linguistica, con l’adozione del modello elaborato dallo studioso J. Malone (1988). L’analisi empirica, accompagnata da una serie di riflessioni teoriche e linguistiche specifiche, si concentra su tre aspetti cruciali per entrambe le tipologie testuali, quali: la resa della naturalezza dei dialoghi nel discorso letterario e in quello filmico, la rappresentazione del multiculturalismo e delle varietà linguistiche caratterizzanti i due testi di partenza e i numerosi riferimenti culturo-specifici delle due opere e la loro traduzione in italiano. Si propongono, infine, alcune considerazioni in ottica intersemiotica in relazione alle tre aree individuate, a integrazione dell’indagine in chiave interlinguistica.

La fotografia, il film e il video nella Land art tra documentazione e sperimentazione

La tesi affronta il ruolo problematico della documentazione nella Land art, sia per quanto riguarda l’immagine diffusa dai magazine e dalle riviste d’arte, sia affrontando nello specifico il rapporto con i media nella poetica degli artisti, dedicando particolare attenzione a De Maria, Heizer, Oppenheim, Smithson, Holt, Dibbets, Long, Fulton e Christo e Jeanne-Claude.

Effetti della viscoelasticità sulla misura dell’energia di adesione tra film di polietilene

Lo stretch film è una diffusa applicazione per imballaggio dei film in polietilene (PE), utilizzato per proteggere diversi prodotti di vari dimensioni e pesi. Una caratteristica fondamentale del film è la sua proprietà adesiva in virtù della quale il film può essere facilmente chiuso su se stesso. Tipicamente vengono scelti gradi lineari a bassa densità (LLDPE) con valori relativamente bassi di densità a causa delle loro buone prestazioni. Il mercato basa la scelta del materiale adesivo per tentativi piuttosto che in base alla conoscenza delle caratteristiche strutturali ottimali per l’applicazione. Come per i pressure sensitive adhesives, le proprietà adesive di film stretch in PE possono essere misurati mediante "peel testing". Esistono molti metodi standard internazionali ma i risultati di tali prove sono fortemente dipendenti dalla geometria di prova, sulla possibile deformazione plastica che si verificano nel peel arm(s), e la velocità e temperatura. Lo scopo del presente lavoro è quello di misurare l'energia di adesione Gc di film stretch di PE, su se stessi e su substrati diversi, sfruttando l'interpretazione della meccanica della frattura per tener conto dell'elevata flessibilità e deformabilità di tali film. Quindi, la dipendenza velocità/temperatura di Gc sarà studiata con riferimento diretto al comportamento viscoelastico lineare dei materiali utilizzati negli strati adesivi, per esplorare le relazioni struttura-proprietà che possono mettere in luce i meccanismi molecolari coinvolti nei processi di adesione e distacco. Nella presente caso, l’adesivo non è direttamente disponibile come materiale separato che può essere messo tra due superfici di prova e misurato per la determinazione delle sue proprietà. Il presupposto principale è che una parte, o fase, della complessa struttura semi-cristallina del PE possa funzionare come adesivo, e un importante risultato di questo studio può essere una migliore identificazione e caratterizzazione di questo "fase adesiva".

Hybrid lead-halide perovskites as novel materials for thin film direct and flexible ionizing radiation detectors

Ionizing radiations are important tools employed every day in the modern society. For example, in medicine they are routinely used for diagnostic and therapy. The large variety of applications leads to the need of novel, more efficient, low-cost ionizing radiation detectors with new functionalities. Personal dosimetry would benefit from wearable detectors able to conform to the body surfaces. Traditional semiconductors used for ionizing radiation direct detectors offer high performance but they are intrinsically stiff, brittle and require high voltages to operate. Hybrid lead-halide perovskites emerged recently as a novel class of materials for ionizing radiation detection. They combine high absorption coefficient, solution processability and high charge transport capability, enabling efficient and low-cost detection. The deposition from solution allows the fabrication of thin-film flexible devices. In this thesis, I studied the detection properties of different types of hybrid perovskites, deposited from solution in thin-film form, and tested under X-rays, gamma-rays and protons beams. I developed the first ultraflexible X-ray detector with exceptional conformability. The effect of coupling organic layers with perovskites was studied at the nanoscale giving a direct demonstration of trap passivation effect at the grain boundaries. Different perovskite formulations were deposited and tested to improve the film stability. I report about the longest aging studies on perovskite X-ray detectors showing that the addition of starch in the precursors’ solution can improve the stability in time with only a 7% decrease in sensitivity after 630 days of storage in ambient conditions. 2D perovskites were also explored as direct detector for X-rays and gamma-rays. Detection of 511 keV photons by a thin-film device is here demonstrated and was validated for monitoring a radiotracer injection. At last, a new approach has been used: a 2D/3Dmixed perovskite thin-film demonstrated to reliably detect 5 MeV protons, envisioning wearable dose monitoring during proton/hadron therapy treatments.