Spettroscopia di fototensione superficiale: Principi e applicazioni a materiali semiconduttori

Nel capitolo 1 si riassumono le proprietà fisiche della superficie dei semiconduttori e sono descritti i principi teorici dell' effetto di fototensione superficiale (SPV) con particolare attenzione sullo studio della SPV in film sottili semiconduttori. Nel capitolo 2 si presenta la strumentazione sperimentale per l'analisidella fototensione superficiale fornendo alcuni esempi di set-up generici e più particolari. Infine nel capitolo 3 si descrivono alcune applicazioni della spettroscopia di fototensione superficiale (SPS).

Analisi in spettroscopia ottica di cristalli molecolari organici

Nel settore dell'elettronica organica, i monocristalli organici sono particolarmente indicati, grazie al loro alto grado di purezza chimica, per lo studio delle qualità intrinseche di tutta la categoria dei cristalli organici. L'interesse applicativo si concretizza in dispositivi come LED, pannelli solari, sensori, display e componenti elettronici leggeri, flessibili e trasparenti. A tutto questo si aggiungono la biocompatibilità, il basso costo ed il basso impatto ambientale. L'obiettivo del seguente lavoro di tesi è la caratterizzazione di alcuni monocristalli in base alle loro proprietà ottiche ed optoelettroniche, analizzandoli mediante tecniche microscopiche in luce polarizzata e campo scuro e tecniche spettroscopiche di assorbimento e del voltaggio superficiale. Si è concentrata l'attenzione sul monocristallo di 4-idrossicianobenzene (4HCB), per la possibilità di confronto con risultati di precedenti analisi di spettroscopia in fotocorrente e per l'interesse verso applicazioni sensoristiche. Come risultato, per la prima volta, si è riuscito a ottenere uno spettro di assorbimento da un monocristallo di 4HCB dal quale si può stimare direttamente l'energia del bandgap del cristallo. Il valore ottenuto è minore di quello relativo all'analisi in fotocorrente, ma potrebbe corrispondere ad un bandgap di tipo ottico considerando che la presenza di stati localizzati dovuta al disordine molecolare provoca una diminuzione della distanza tra le bande. La misura è preliminare è va confermata, ma apre la strada ad ulteriori analisi spettroscopiche in condizioni sperimentali più favorevoli e/o ad analisi di altro tipo.

Proprietà ottiche di film sottili di germanio nanoporoso

In questa tesi viene presa in esame una classe di materiali semiconduttori caratterizzata dalla presenza di una struttura nanoporosa in superficie. L’analisi è stata svolta tramite surface photovoltage spectroscopy (SPS) su cinque film di Ge realizzati in condizioni diverse, sfruttando due tecniche di impiantazione ionica (MBE e Sputtering). Valutando il valore in energia e l’ampiezza del picco della curva SPV che si ottiene, sarà possibile studiare come vengono modificate alcune proprietà elettriche e strutturali del Ge al variare della geometria e della disposizione dei nanopori. I risultati ottenuti mettono in risalto le potenzialità di questo nuovo tipo di materiale per realizzare e migliorare applicazioni come sensori, catalizzatori e pannelli fotovoltaici.

Studio di semiconduttori mesoporosi

I semiconduttori porosi in passato erano considerati dannosi per l'industria microelettronica: solo negli ultimi decenni è stato scoperto che essi posseggono particolari proprietà che li differenziano fortemente dai rispettivi semiconduttori integri, pertanto questa categoria di materiali oggi rappresenta un nuovo settore di ricerca. In questo lavoro di tesi si discutono: la classificazione, la geometria e la morfologia delle strutture porose; la tecnica di "etching" elettrochimico impiegata per realizzare i pori nei semiconduttori; i modelli e i meccanismi di formazione dei pori; la tecnica di spettroscopia elettrochimica FFT-IS("Fast Fourier Transform Impedance Spectroscopy") utile nell'analisi in tempo reale della formazione dei pori; le possibili applicazioni di questi materiali.

Studio della struttura locale di droganti in quantum dots mediante spettroscopia di assorbimento di raggi X

La capacità della spettroscopia di assorbimento di riuscire a determinare la struttura locale di campioni di ogni tipo e concentrazione, dagli elementi puri ai più moderni materiali nanostrutturati, rende lo studio dei meccanismi di incorporazione di droganti in matrici di semiconduttori il campo che meglio ne esprime tutto il potenziale. Inoltre la possibilità di ottenere informazioni sulla struttura locale di un particolare elemento in traccia posto in sistemi senza ordine a lungo raggio risulta, ovviamente, nello studio dei semiconduttori di grandissimo interesse. Tuttavia, la complessità di determinate strutture, generate dalla incorporazione di elementi eterovalenti che ne modificano la simmetria, può far si che all’analisi sperimentale si debbano affiancare dei metodi avanzati ab-initio. Questi approcci garantiscono, attraverso la simulazione o di strutture atomiche o dello stesso spettro XAS, di ottenere una più completa e precisa interpretazione dei dati sperimentali. Nella fase preliminare di questo elaborato si illustrerà la fenomenologia della spettroscopia di assorbimento e i fondamenti teorici che stanno alla base dell’analisi della struttura fine di soglia. Si introdurranno contemporaneamente le tecniche sperimentali con cui si realizzano le misure di spettri di assorbimento su una beamline che sfrutta sorgente di radiazione di sincrotrone facendo riferimento agli strumenti montati sulla linea LISA (o BM08) presso l’European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble su cui si sono realizzati gli esperimenti di questo lavoro. Successivamente si realizzerà una rassegna di alcuni esperimenti simbolo della analisi della struttura locale di droganti in semiconduttori mediante XAFS, andando ad approfondire i metodi sperimentali associati. Nella parte principale della tesi verranno descritti alcuni tipi di analisi avanzate effettuate su Colloidal Quantum Dots a base di solfuro di piombo drogati con antimonio. Tali sistemi, particolarmente interessanti per potenziali applicazioni in campo optoelettrico, sono stati analizzati mediante misure di fluorescenza ottenute sulla beamline LISA. La fase di analisi ha visto la progettazione di una suite di programmi in C++ per realizzare simulazioni di uno spettro XAS teorico completo basato su strutture ottenute (anche esse) da metodi ab-initio.

Morphological and structural studies of sPS/aPS blends

The morphology and structure of the syndiotactic polystyrene (sPS)/atactic polystyrene (aPS) blends with various compositions have been studied by means of DSC, optical microscopy, SAXS, and WAXD. The results show that aPS is miscible with amorphous region of sPS. There is no macroscopic evidence that aPS forms separated domains in the blends. The decrease in crystallinity of sPS in the blends implies segregation of the aPS to the interfibrillar regions of the spherulites of sPS. The constancy of interlamellar distance and melting points indicates that the fibrillar structural units of sPS is unchanged on addition of aPS to sPS, and the unchanging parameters of the sPS unit cells mean that aPS does not enter the unit cells of sPS.

Avaliação de cultivares de soja transgênica (BRS-RR) em sistema precoce de semeadura (SPS).

2007

Syntheses, x-ray structures, photochemistry, redox properties, and DFT calculations of interconvertible fac- and mer-[Mn(SPS)(CO)3] isomers containing a flexible SPS-based pincer ligand

The lithium salt of the anionic SPS pincer ligand composed of a central hypervalent lambda(4)-phosphinine ring bearing two ortho-positioned diphenylphosphine sulfide side arms reacts with [Mn(CO)(5)Br] to give fac-[Mn(SPS)(CO)(3)], This isomer can be converted photochemicaily to mer-[Mn(SPS)(CO)(3)], with a very high quantum yield (0.80 +/- 0.05). The thermal backreaction is slow (taking ca. 8 h at room temperature), in contrast to rapid electrodecatalyzed mer-to-fac isomerization triggered by electrochemical reduction of mer-[Mn(SPS)(CO)(3)]. Both geometric isomers of [Mn(SPS)(CO)(3)] have been characterized by X-ray crystallography. Both isomers show luminescence from a low-lying (IL)-I-3 (SPS-based) excited state. The light emission of fac-[Mn(SPS)(CO)(3)] is largely quenched by the efficient photoisomerization occurring probably from a low-lying Mn-CO dissociative excited state. Density functional theory (DFT) and time-dependent DFT calculations describe the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of fac- and mer-[Mn(CO)(3)(SPS)] as ligand-centered orbitals, largely localized on the phosphinine ring of the SPS pincer ligand. In line with the ligand nature of its frontier orbitals, fac-[Mn(SPS)(CO)(3)] is electrochemically reversibly oxidized and reduced to the corresponding radical cation and anion, respectively. The spectroscopic (electron paramagnetic resonance, IR, and UV-vis) characterization of the radical species provides other evidence for the localization of the redox steps on the SIPS ligand. The smaller HOMO-LUMO energy difference in the case of mer-[Mn(CO)(3)(SPS)], reflected in the electronic absorption and emission spectra, corresponds with its lower oxidation potential compared to that of the fac isomer. The thermodynamic instability of mer-[Mn(CO)(3)(SPS)], confirmed by the DFT calculations, increases upon one-electron reduction and oxidation of the complex.