GLI OBBIETTIVI
Gli obiettivi del progetto
Il nostro obiettivo finale è ingegnerizzare e realizzare un prototipo di fotorivelatore ad alto guadagno fotoconduttivo basato su grafene ad altissima mobilità sensitivizzato con punti quantici semiconduttori su substrato plastico flessibile per il monitoraggio ottico di segnali vitali.
Obiettivi intermedi
1-Ottimizzazione del trasferimento del grafene sui substrati di applicazione:
Il trasferimento dry del grafene dal substrato di crescita (germanio) è stato dimostrato [10]. Il processo dovrà essere ottimizzato su substrati polimerici flessibili [polietilentereftalato (PET), polietilene naftalato (PEN), poliimmide]. Sottolineiamo come l’ottimizzazione del trasferimento del grafene su germanio verso substrati plastici ha una rilevanza per se poiché trova una varietà di applicazioni all’intero campo della elettronica flessibile, al di là del dispositivo qui proposto.
2- Fabbricazione dei fotorivelatori su substrato flessibile
Deposizione dei contatti metallici su substrati flessibili. Definizione litografica dei canali grafenici. Sensitivitizzazione mediante coating con QD collodiali. Si realizzeranno dapprima prototipi di dimensioni maggiori (indossabili su polso per esempio) e, in seguito, device più piccoli a più alta sensitività (per misure su polpastrello). Infine si realizzerà un prototipo con la fabbricazione di un gate su substrato flessibile per migliorare la sensitività e la tunabilità del dispositivo. Anche in questo caso questo risultato intermedio, oltre ad avere una grande importanza per il raggiungimento dell’obiettivo finale del progetto, possiede una valenza propria che va oltre tale obiettivo. Infatti lo sviluppo delle tecnologie di fabbricazione su substrati plastici flessibili ha una vasta gamma di applicazioni in dispositivi d’interesse nelle aree di specializzazione S3.
Il vasto lavoro preliminare svolto dal nostro Gruppo di Ricerca sulle proprietà fondamentali e l’ottimizzazione della crescita di grafene su germanio (pubblicazioni G1 a G7) renderà possibile focalizzare gli sforzi direttamente sull’obbiettivo specifico di ingegnerizzare il fototransistor al grafene proposto su substrato flessibile. Tali risultati preliminari, insieme alle conoscenze cristallizzate nella letteratura, collocano il progetto ad un TRL di partenza 2. Riteniamo che la ingegnerizzazione di un prototipo di fototransistor ibrido con alla base grafene ad altissima mobilità sensitivizzato con QD semiconduttori su substrato flessibile sia realizzabile entro i due anni di progetto. Ci proponiamo quindi di raggiungere TRL4 al confine tra la validazione del prototipo in laboratorio ed in un contesto industrialmente rilevante (funzionamento del dispositivo un substrato plastico flessibile indossabile), raggiungendo un livello di maturità tecnologica tale da interessare concretamente la platea industriale della Regione Lazio, come specificato nel seguito.
Vogliamo inoltre mettere in evidenza che i risultati acquisiti nel progetto potranno aprire la strada a un ulteriore sviluppo della piattaforma tecnologica in diverse direzioni. Il successo del dimostratore (TRL4) da un lato consentirà per esempio l’integrazione con una scheda circuitale di comunicazione a corto raggio per la comunicazione wireless del fotorivelatore con uno smartphone o l’integrazione con una cella fotovoltaica a basso costo per operatività in assenza di batterie (TRL5 e superiori).
Segnaliamo qui che nei due anni di progetto, a M24, si punta esclusivamente a dimostrare la fotosensibilità PGG in un prototipo operativo. Ulteriori passaggi, come l’integrazione del fotorivelatore in una più ampia piattaforma elettronica di alimentazione e controllo (cella fotovoltaica di alimentazione, molteplici sorgenti diodo esterne, …), il trasferimento della tecnologia del processo di a una linea di produzione pilota o l'uso del dispositivo nei dispositivi di diagnostica o fitness monitoring, sono tutte chiare possibilità per la continuazione della ricerca e sviluppo di questa tecnologia successiva al progetto e dimostrano il potenziale grado di innovazione determinato dalla nostra proposta.