Competenze

Le attività dell'Istituto coprono un ampio spettro di competenze nel campo delle Scienze e Tecnologia dei materiali. In particolare sono di rilievo:

1. Sintesi e/o crescita:
- di cristalli da fuso (Czochralski, Bridgman), da fase vapore (sublimazione, trasporto), da soluzione (alta e bassa temperatura) e di film sottili.
- di film da fasci molecolari (MBE) ed epitassia da fase vapore con l'uso di precursori metallorganici (MOVPE) per applicazioni nel campo dei semiconduttori composti (III-V, SiC):
- di film di ossidi con tecniche di CVD, sol-gel e laser-ablation nonché lo sputtering per la preparazione di film di composti metallici.
- di materiali con dimensioni sub-micrometriche quali ad esempio:
i. Q-Dots via MBE di composti III-V con strain ingegnerizzato, ottenute, con emissioni a RT estesa fino a 1.51 micron;
ii. nanostrutture magnetiche ad anisotropia magnetica perpendicolare, a base di ferro-platino ottenute via sputtering per la registrazione magnetica;
iii.nanostrutture di SnO2 e ZnO prodotte per CVD per sensoristica, dispositivi piezoelettrici e optoelettronici e fotocatalisi;
iv. film di composti ibridi organici/inorganici (ammine/alogenuri metallici).
- di composti ceramici anche ad alta pressione (fino a 25 GPa, idrostaticamente), di leghe metalliche, e melt-spinning;
v. crescita e sintesi da fasci supersonici inseminati di materiali molecolari, organici, nanostrutture e nanosistemi ibridi organici inorganici e per la funzionalizzazione di superfici e loro applicazioni ad elettronica, sensoristica e biomedica;
vi. preparazione di film organici e polimerici con processi tipo Langmuir-Blodgett e Langmuir-Schaefer e loro applicazione a dispositivi memristivi ed applicazioni biomediche.

2. Studio e caratterizzazione delle proprietà elettriche, ottiche, magnetiche e strutturali dei materiali:
- studio dei difetti cristallografici con diffrazione a raggi X (diffrattometria e topografia ad alta risoluzione, onde stazionarie) e tecniche di microscopia elettronica (trasmissione e scansione con catodoluminescenza ed EBIC);
- analisi composizionali da microanalisi a raggi X, metodi elettrochimici, spettroscopia di assorbimento atomico e analisi termica differenziale;
- studio di proprietà elettroniche ed elettriche (effetto Hall), della capacità (DLTS, C-V, spettroscopia di ammettenza, capacità termostimolata, profilo elettrochimico), della resistività elettrica (4-3000 K).
- studio di proprietà ottiche quali fotoluminescenza (0.5-2 micron) e spettroscopia in UV, VIS e IR;
- studio delle proprietà magnetiche con magnetometria (a campione vibrante, a gradiente di campo alternato, SQUID), misure di anisotropia, analisi termomagnetica, misure di suscettività magnetica e misure in alti campi magnetici pulsati;
- studio di proprietà di superficie con tecniche di spettroscopia elettronica e foto-elettronica quali Auger, XPS (Xray photoelectron spectroscopy), UPS (UV photoelectron spectroscopy), nonché con diffrazione di elettroni a bassa energia (LEED) e diffrazione atomica. Studio di morfologia e struttura di superficie con sonde locali (quali AFM, STM) anche a basse temperature.

L'Istituto è dotato inoltre della tecnologia per la realizzazione di: barriere Schottky, barre di Hall, strutture mesa, contatti chimici per la qualificazione funzionale dei materiali prodotti.

3. Processi:
- strutture epitassiali basate su semiconduttori III-V, principalmente strutture a 0 e 2 dimensioni da utilizzare in applicazioni optoelettroniche (quantum well e quantum dots) e microelettriche (HBT e HEMT);
- preparazione di nanofili di ossidi metallici per applicazioni sensoristiche e fotocatalisi;
- produzione di singoli cristalli di CdTe ad alta resistività per rivelatori di raggi X e gamma;
- realizzazione di film epitassiali di ferro-platino e di bistrati "exchange-spring" per registrazione magnetica;
- preparazione di leghe intermetalliche per la refrigerazione magnetica;
- deposizioni di film (absorber e TCO) per applicazioni nel settore del fotovoltaico a film sottile;
- sviluppo e ottimizzazione di superconduttori ad alta Tc e di un'apparecchiatura per la produzione di nastri di seconda generazione, con lunghezza superiore al metro;
- crescita di cristalli singoli in ambiente microgravitazionale (in collaborazione con ASI/ESA);
- sviluppo di metodologie di indagine strutturali, ottiche ed elettriche non convenzionali con alta sensibilità e alta risoluzione laterale;
- processi di sintesi e funzionalizzazione per attrazione cinetica da precursori in fascio supersonico per applicazioni (bio)-sensoristiche, fotovoltaico e bio-mediche.

4. Dispositivi:
- celle e dispositivi fotovoltaici a film sottile ed ibridi organico-inorganico anche su substrati non convenzionali;
- dispositivi per la sensoristica gas, volatili organici, in fase liquida e per le radiazioni e loro integrazione per applicazioni nella sicurezza, nella biomedica e nei processi industriali;
- dispositivi elettronici basati su organici ed ibridi organico-inorganici (FET, OFET, OECT ed EGOFET) e loro applicazione alla bioelettronica, a processi di interesse agronomico ed industriale;
- strumentazione per applicazioni in ambito di ricerca e potenzialità industriale nel campo della crescita di materiali e loro studio.