Descrizione della commessa "Plasmi per la Scienza dei Materiali (MD.P03.025)"

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  • Descrizione della commessa "Plasmi per la Scienza dei Materiali (MD.P03.025)" (literal)
Strumentazione
  • REATTORI PLASMOCHIMICI PER IL TRATTAMENTO E LA DEPOSIZINE DI MATERIALI 1. Impianto PECVD per deposizione film di silicio amorfo, micro e nanocristallino per applicazioni fotovoltaiche, elettroniche e optoelettroniche 2. Impianto Remote Plasma-MOCVD per crescita epitassiale e trattamento semiconduttori III-V (GaAs, InP, GaN InN) per applicazioni opto-elettroniche 3. Impianto multisorgente (Plasma, MOCVD , sputtering) per la deposizione e l'etching di materiali: metalli, ossidi (high-k dielectrics, e semiconduttori (IV-IV, II-VI, III-V) 4. Impianto PECVD deposizione film organici, con contenuto di gruppi carbossilici controllato, su substrati di varia natura (metalli, polimeri e ceramici) 5. Impianto PECVD per deposizione film SiOx 6. Impianto PECVD per deposizione di film di struttura simile a polietileneossido (PEO-like) con attività non fouling. 7. impianto RIE per nanotexturing di polimeri 8. 2 Reattori a pressione atmosferica in configurazione DBD (sistemi a piatti piani e paralleli, sistemi cilindrici coassiali, plasma jet,) per la modifica superficiale di materiali e l'abbattimento di inquinanti in aria 9 Impianto CVD per la crescita di grafene (literal)
Tematiche di ricerca
  • I temi di ricerca si riferiscono allo studio di processi plasmochimici per la deposizione e il trattamento di materiali, e ad aspetti di ingegnerizzazione dei materiali, delle superfici e delle interfasi, con impatto sulle 4 aree strategiche seguenti: 1) Tecnologie dell'informazioneOptoelettronica ed Elettronica flessibile: Processi plasmochimici di crescita e di trattamento di semiconduttori GaN, InN, di film di silicio su plastica e di grafene Microelettronica: Deposizione di ossidi ad alta costante dielettrica 2) Energia ed Ambiente Energia solare: Realizzazione di celle fotovoltaiche con efficienza > 15% Celle a combustibile: Deposizione di ossidi conduttori nanostrutturati Sensori: Microsistemi sensoriali per applicazioni estreme ed ostili 3) Salute e Medicina Materiali antibatterici e Biofunzionalizzazione: Manipolazione su scala nanometrica di materiali e sviluppo di biomateriali polimerici 4) Materiali e Fabbricazione superfici self-cleaning e antifog per industria automobilistica ed ottica, strati barriera su polimeri biodegradabili. Inoltre è avviata una attività di ricerca sull'abbattimento di inquinanti organici per applicazioni ambientali (literal)
Competenze
  • L'area tematica della commessa \"Plasmi per la Scienza dei Materiali\", fa riferimento allo studio e sviluppo di processi di deposizione/trattamento plasmochimici di - semiconduttori a base di silicio, di semiconduttori III-V; - ossidi e nitruri nanostrutturati; - polimeri e metalli di interesse per applicazioni industriale; - biomateriali. Le competenze esistenti fanno riferimento a: -progettazione di reattori/processi plasmochimici (PECVD, PA-MOCVD, Sputtering reattivo, MBE) per la deposizione e il trattamento di materiali; -sviluppo di metodologie diagnostiche della fase gassosa/plasma e delle superfici/materiali per il monitoraggio in tempo reale dei processi CVD. -Controllo della funzionalità dei materiali a seguito della definizione delle loro proprietà ottenute attraverso un'ampia caratterizzazione con metodologie chimiche(XPS,FTIR), strutturale-morfologica (SEM,AFM,XRD), ottica (ellissometria) ed elettrica(I-V,C-V,kelvin probe,mobilità Hall) (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Produzione di impianti PECVD per varie applicazioni. -Produzione di sistemi fotovoltaici a film sottile a base di silicio -Produzione di sistemi optoelettronici (LED, Laser) operanti nel blu a base di nitruri del III gruppo. -realizzazione di dispositivi NIM (metamateriali) -Processi per la microelettronica (CMOS) -Realizzazione di sensori -nuovi materiali per Fuel Cell -nuovi sistemi per drug delivery -materiali per tissue engineering (literal)
Tecnologie
  • Le tecnologie disponibili fanno riferimento a tutti gli aspetti primari di ingegnerizzazione dei materiali, delle superfici e delle interfacce. In particolare, sono state sviluppate metodologie per: - la realizzazione di dispositivi fotovoltaici di tipo eterogiunzione. - la crescita di ossidi ad alta costante dielettrica su vari semiconduttori Si(100), SiC, GaN - la modificazione superficiale di polimeri per le applicazioni biologiche e per il settore alimentare. - la realizzazione di nanostrutture polimeriche su varie superfici - la preparazone di superfici per la crescita epitassiale di semiconduttori III-V (GaN, InN, AlN ...) - la crescita di sistemi plasmonici e di grafene (literal)
Obiettivi
  • -Deposizione plasmochimica di film amorfi/microcristallini di silico e sue leghe. -Realizzazione di TFT e di giunzioni fotovoltaiche. -Crescita epitassiale di GaN InN e loro leghe (InGaN) su substrati diversi. Crescita di strati plasmonici per applicazioni optoelettroniche Crescita di grafene e disolfuri per la fotonica e metamateriali -Comprensione dell'influenza dei parametri di processo e della architettura dei reattori nell'ambito della modifica superficiale dei materiali mediante plasmi freddi a pressione atmosferica (ad es. deposizione di film sottili multifunzionali da vapori o da aerosol). -ottimizzazione trattamenti plasmo chimici in materiali porosi 3D -realizzazione di compositi polimerici contenenti biomolecole o farmaci via plasma. -Tecnologie per la manipolazione su scala nanometrica dei materiali e loro applicazione biomedica - -Deposizione plasmochimica di ossidi metallici (SnO2,In2O3, ZnO) per sensoristica. - Studio della correlazione proprietà-struttura dei materiali attraverso estensiva caratterizzazione chimica, strutturale, ottica, elettrica e morfologica. (literal)
Stato dell'arte
  • L'interesse scientifico e tecnologico rivolto a quest'area di ricerca, in cui rivestono ruolo primario aspetti di ingegnerizzazione dei materiali, delle superfici e delle interfacce è attestato dall'elevato numero di riviste scientifiche specialistiche, dalle attività di ricerca complementari svolte da industrie (ST-microelettronica, Alcatel,.Uniaxis,...), e da laboratori nazionali (ENEA) ed internazionali (CNRS-Ecole Polytechnique, NRL-USA, MIT-USA, UCSB-USA) (literal)
Tecniche di indagine
  • STRUMENTAZIONE PER LA CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI - SE (Spectroscopic Ellipsometry) nell'intervallo spettrale 0.75-6.5 eV. - AFM/EFM (atomic force/electrical force microscopy)' FTIR (Fourier transformer infrared spectroscopy) - Banco di caratterizzazione elettrica (corrente-tensione, sotto illuminamento e in funzione della temperatura) per materiali e dispositivi - Strumento Hall, per la valutazione della mobilità elettrica e della densità di portatori in materiali semiconduttori. l'insieme di queste tecniche e la messa a punto di metodologie permette di valutare la funzionalità dei materiali e dei dispositivi nei vari settori d'intervento e in particolare per, il fotovoltaico, l'elettronica, la sensoristica e le biotecnologie (literal)
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