Il lavoro svolto si prefiggeva i seguenti obiettivi.
– Verifica delle possibilità del programma ATLAS-Silvaco di simulare dispositivi al Nitruro di Gallio (GaN). Adeguamento e aggiornamento della banca dati dei parametri fisici dei materiali usati per le simulazioni.
– Definizione delle specifiche di un sistema di crescita per dispositivi al Nitruro di Gallio e Indio e raccolta delle informazioni, mediante ricerca bibliografica, sulle tecniche di realizzazione di dispositivi LED di tipo GaN.
– Studio preliminare di coating nano-strutturati, coinvolgimento di enti di ricerca per la realizzazione delle nano-strutture, adeguamento di strumentazione diagnostica per la caratterizzazione dei coating nano-strutturati.
La principale attività sperimentale è stata lo studio, la realizzazione preliminare di coating nanostrutturati. L’attività ha richiesto il coinvolgimento di altri istituti di ricerca in grado di realizzare le nano-strutture necessarie. Allo scopo sono stati contattati i seguenti enti di ricerca:
1. l’ISMAC-CNR di Milano (Istituto per lo studio delle macromolecole)
2. il Dipartimento di fisica dell’università di Roma Tor Vergata.
L’utilizzo dei coating serve a ridurre la quantità di radiazione che per riflessione interna resta intrappolata nel dispositivo LED. In questo modo si riducono le perdite di efficienza luminosa prodotte dai bruschi salti dell’indice di rifrazione presenti alle interfacce semiconduttore/aria, semiconduttore/ottica o ottica/aria. L’uso di coating nano-strutturati, rispetto ai coating convenzionali, può garantire migliori prestazioni poiché il loro comportamento è meno sensibile ai diversi angoli di incidenza e alle lunghezza d’onda della radiazione. Per il momento per le nano-strutture sono state considerate due tecniche realizzative:
1. nano-sfere di PDMS realizzate con una tecnica messa a punto dall’istituto ISMAC-CNR;
2. irrugosimento delle superfici mediante bombardamento ionico (realizzato da RSE).
Per caratterizzare i campioni con misure di trasmissione e riflessione a diverse lunghezze d’onda è stato necessario modificare uno strumento per la caratterizzazione spettroscopica realizzato in precedenza da RSE. La forma geometrica dei coating nano-strutturati in PDMS è stata provata su substrati di vetro. Le prove sono state condotte per ora solo con incidenza normale della radiazione. Rispetto all’assenza di coating, nel range spettrale 400nm – 900nm, è stato osservato un miglioramento della trasmissione della radiazione fino al 2%. La tecnica del bombardamento ionico ha portato ad una riduzione della riflettività superficiale del campione. Alcune verifiche preliminari indicano che questa riduzione dovrebbe corrispondere ad un effettivo aumento della componente luminosa trasmessa dal substrato. L’uso dei coating nano-strutturati potrebbe essere esteso anche ad altri componenti opto-eletronici come per esempio le celle fotovoltaiche. Lo studio di prefattibilità svolto dovrà proseguire con analisi e verifiche approfondite per confermare i risultati e ottimizzare i numerosi parametri presenti nei processi che sono stati sviluppati. E’ inoltre previsto lo studio di nuove tecniche per la realizzazione di nano-strutture. Va sottolineato che lo studio dei coating nano-strutturati può avere importanti ricadute positive anche nel settore delle celle solari o multiple.