Istituto di fotonica e nanotecnologie (IFN)

Competenze

Si descrivono le competenze dell' Istituto raggruppate per linee di attività

1.Dispositivi per Nano e Microelettronica

1.1 Nanostrutture e dispositivi mesoscopici

Sezioni attive nel campo: Roma
- Fabbricazione di giunzioni tunnel con elettrodi superconduttori, metallici o semiconduttori e loro combinazioni, in scala 0.1 micron
- Progettazione, fabbricazione e test di dispositivi a film sottile
- Deposizione di metalli refrattari per sputtering (niobio)
- Litografia elettronica in scrittura diretta su più livelli ad alta risoluzione
- Litografia elettronica per la fabbricazione di fotomaschere
- Fotolitografia convenzionale ed a doppia faccia
- Misure a basso rumore del trasporto sia elettronico che termico a bassa temperatura
- Criogenia convenzionale (a 4.2 K, in elio liquido) ed a 0.3 K con refrigeratore He3
- Sviluppo di bit quantistici realizzati con dispositivi a stato solido, a base di stati di carica e stati di flusso magnetico
- Sviluppo di microbolometri per rivelazione IR
- Realizzazione di dispositivi a singolo elettrone con strutture sia metalliche che in Si/SiGe
- Misure di comportamento quantistico in dispositivi Josephson

1.2 Dispositivi a semiconduttore ad effetto di campo

Sezioni attive nel campo: Roma
- Crescita di film dielettrici e semiconduttori mediante PECVD ed ECR-PECVD
- Ricristallizzazione mediante laser ad eccimeri di film semiconduttori
- Metallizzazioni mediante tecniche di sputtering ed evaporazione
- Processi litografici per la realizzazione di transistor a film sottile
- Realizzazione di maschere mediante electron beam lithography
- Caratterizzazione elettrica (I-V, C-V) di dispositivi a semiconduttore
- Simulazione numerica bidimensionale di dispositivi a semiconduttore
- Caratterizzazione strutturale di materiali policristallini mediante attacchi selettivi e analisi SEM
- Caratterizzazione morfologica delle superfici mediante AFM
- Laser annealing per realizzazione di giunzioni ultrasottili
- Scrittura diretta con litografia a fascio ionico per definizione di strutture submicrometriche

1.3 Dispositivi a superconduttore

Sezioni attive nel campo: Roma, Trento
- Realizzazione di oscillatori LC basati su un trasformatore superconduttore a basse perdite e a bassa capacità parassita.
- Costruzione di criostati schermati in cui gli oscillatori sono eccitati dal solo rumore termico. Questo risultato, dimostrando il comportamento ideale dell'oscillatore, ha aperto la strada alla realizzazione di catene strumentali in cui la stessa bobina di adattamento di impedenza assume un ruolo attivo per migliorare la banda passante del rivelatore.

1.4 Dispositivi avanzati per analisi e monitoraggio di tracce di elementi volatili

Sezioni attive nel campo: Trento
- Sviluppo ed applicazione di tecniche mass-spettrometriche per applicazioni agronomiche ed ambientali
- Sviluppo ed applicazione di tecniche di spettroscopie laser e foto-
acustiche per lo studio delle emissioni di volatili organici per applicazioni agronomiche ed ambientali.

1.5 Rivelatori di radiazione e dispositivi con materiali organici.

Sezioni attive nel campo: Milano
- Studio e sviluppo di nuovi rivelatori di radiazione ionizzante, dell'elettronica associata e degli strumenti di analisi su essi basati: Applicazione nel campo delle ricerche scientifiche, delle misure industriali, delle analisi biomediche e dei monitoraggi ambientali.
- Sviluppo di spettrometri XRF (X-Ray Fluorescence) portatili per analisi non distruttive di opere d'arte, per analisi di materiali di interesse industriale e per monitoraggi ambientali.
- Studio e sviluppo di nuovi dispositivi e rivelatori in semiconduttori organici

2 Dispositivi Fotonici

2.1 Dispositivi in guida d'onda e a "photonic bandgap".

Sezioni attive nel campo: Milano
-Fabbricazione e caratterizzazione di laser, amplificatori ottici e dispositivi fotonici non lineari in guida d'onda
- Fabbricazione e caratterizzazione di reticoli di Bragg standard e speciali in fibra ottica e di specchi multidielettrici "chirped mirrors" per laser a impulsi ultrabrevi
- Progettazione e caratterizzazione di dispositivi a cristalli fotonici bidimensionali con codici di calcolo ottimizzati (differenze finite, FTTD, ecc.)

2.2 Rivelatori e strumentazione per misure optoelettroniche ultrarapide

Sezioni attive nel campo: Milano
- Sviluppo di tecniche di conteggio di singoli fotoni, SPC, e di Time-
Correlated Photon Counting, TCPC
- Studio e sviluppo di rivelatori di singolo fotone (Single Photon Avalanche Diode, SPAD) e dei rispettivi circuiti di spegnimento attivo (Active Quencing Circuits, AQC).
- Studio dei fenomeni fisici e sviluppo di nuove tecniche sperimentali di caratterizzazione, di analisi numerica e di simulazione di dispositivi microelettronici.

2.3 Nanodispositivi fotonici a semiconduttore Sezioni attive nel campo: Roma

3 Materiali e tecniche di caratterizzazione.

3.1 Microscopia e diffrazione X e tecniche di caratterizzazione con luce di sincrotrone.

Sezioni attive nel campo: Roma, Trento
- Sviluppo e applicazione di Tecniche d'indagine con Luce di Sincrotrone.
- Spettroscopia in Assorbimento di Raggi X
- Diffrazione Raggi X.
- Determinazione di strutture a corto e medio raggio in sistemi disordinati (vetri, amorfi, impurezze, disordine locale,...)
- Sintesi di piccoli cristalli o polveri cristalline

3.2 Caratterizzazione e Sviluppo di Materiali per la Fotonica e l'Optoelettronica.

Sezioni attive nel campo: Trento
- Studio delle proprietà, della struttura, dei meccanismi fisici e dei processi di preparazione di vetri e guide di luce per applicazioni ottiche
- Vetri prodotti per sol-gel, guide di luce planari ottenute con varie tecniche (dip-coating, spin-coating rf-sputtering) attivati con ioni di terre rare e cromofori (struttura locale, nucleazione, cristallizzazione,trasferimento dell'eccitazione, proprietà ottiche e spettroscopiche)
- Materiali compositi e nanofasici, vetro-ceramiche ultra trasparenti, strutture ad alto contrasto d'indice mono-dimensionali.

3.3 Materiali organici, oligomerici ed ibridi.

Sezioni attive nel campo: Trento
- Studio delle interazioni di molecole ed aggregati atomici e molecolari con superfici solide
- Sintesi di film di materiali inorganici ed organici nano- e micro-
cristallini da precursori in fascio supersonico (SuMBE)
- Studio "in situ" di proprietà di superficie e di interfacce con spettroscopie elettroniche (Auger, SAM, UPS, XPS) e tecniche diffrattive (LEED e diffrazione atomica)
- Studio "in situ" delle proprietà ottiche di film organici ed inorganici durante i processi di cresciuta e sintesi

4 Laser e sorgenti incoerenti e loro applicazioni

4.1 Laser per applicazioni biomediche e diagnostica biomedica

Sezioni attive nel campo: Milano
- Sviluppo di una tecnica di misura delle mappe spaziali del tempo di decadimento della fluorescenza: applicazione alla rivelazione di tumori cutanei, alla lettura di micromatrici di DNA, e ai beni culturali
- Sviluppo di tecniche di misura di segnali ultra deboli risolti in tempo mediante conteggio a singoli fotoni correlati nel tempo(TCSPC).
- Sviluppo di un mammografo ottico a quattro lunghezze d'onda per lo studio delle proprietà ottiche dei tessuti mammari

4.2 Generazione e applicazioni di laser a impulsi ultrabrevi

Sezioni attive nel campo: Milano
- Generazione di impulsi ottici in tutto il visibile e nel vicino infrarosso e con durata inferiore a 10 femtosecondi prodotti mediante sistemi di compressione degli impulsi e mediante generazione parametrica
- Applicazioni di impulsi ultrabrevi di luce alla spettroscopia ad alta risoluzione temporale per lo studio di dispositivi fotonici
- Realizzazione di dispositivi optoelettronici polimerici, ad esempio diodi emettitori di luce (LED), micro-cavità organiche e fotorivelatori

4.3 Laser a stato solido

Sezioni attive nel campo: Milano
- Laser a stato solido in continua con pompaggio a diodi nel vicino infrarosso (Yb; Er, Tm, Ho) - Dispositivi laser per la generazione di treni di impulsi ad altissima frequenza di ripetizione (>GHz) per comunicazioni ottiche
- Stabilizzazione di frequenza di oscillatori laser a stato solido e semiconduttore e campioni ottici di frequenza nel vicino infrarosso

4.4 Spettroscopie e Sistemi Laser IR per lo studio di tracce di gas.
Sezioni attive nel campo: Trento

5 Nanotecnologie e microfabbricazioni

5.1 Sviluppo di litografie a fascio elettronico, a sonde microscopiche a scansione, a raggi X

Sezioni attive nel campo: Roma

5.2 Microlavorazioni e microsistemi in silicio
Sezioni attive nel campo: Roma
- Misure di profili tramite microscopia a forza atomica
- Deposizione di nitruro di silicio a basso stress per applicazioni microelettromeccaniche
- Realizzazioni di strutture micromeccaniche mediante tecnologie micromeccaniche "bulk" e "surface"
- Etching anisotropo profondo in soluzioni a base di KOH e TMAH
- Etching profondo di borosilicati
- Realizzazione di guide d' onda e reticoli mediante litografia elettronica e convenzionale

5.3 Nanotecnologie da precursori nanofasici e fasci supersonici.
Sezioni attive nel campo: Trento
- Funzionalizzazione per attivazione cinetica di materiali ibridi inorganici-organici
- Preparazione e caratterizzazione di dispositivi prototipali quali celle fotovoltaiche e sensori di volatili organici basati su materiali nanostrutturati
- Sviluppo di materiali nanostrutturati ibridi basati su ossidi metallici e molecole organiche