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Descrizione previsione attività della commessa "Materiali autoassemblanti per applicazioni nanotecnologiche (MD.P05.025)"
- Type
- Label
- Descrizione previsione attività della commessa "Materiali autoassemblanti per applicazioni nanotecnologiche (MD.P05.025)" (literal)
- Iniziative per acquisizione entrate
- Nuove risorse per permettere di svolgere in modo adeguato le diverse attività di ricerca saranno acquisite mediante opportune azioni per la sottomissione di progetti di ricerca sia a livello nazionale (Fondazione CARIPLO, FIRB, PRIN) che internazionale (EU,MAE). (literal)
- Punti critici
- L'attività della commessa è attualmente in carico ad un unico ricercatore a tempo indeterminato (Dr. Michele Perego) coadiuvato da un tecnologo a tempo determinato (Dr. Gabriele Seguini) e da personale con contratti temporanei (assegni di ricerca, borse di studio). Si ritiene necessario un aumento del personale a tempo indeterminato coinvolto nella commessa in modo da garantire all'attività una opportuna massa critica che permetta di consolidare ed evitare l'eventuale dispersione del know-how sviluppato nel corso degli ultimi anni sui processi di autoassemblaggio. A tal fine si ritiene indispensabile l'attivazione di una eventuale posizione da ricercatore/tecnologo e di una posizione da tecnico a tempo indeterminato. (literal)
- Attività da svolgere
- Nel corso dell'anno si prevede di continuare l'attività di sviluppo di processi litografici avanzati basati sui copolimeri a blocchi per la fabbricazione di nanostrutture con limitata dispersione in taglia, garantendo la possibilità di controllarne il posizionamento spaziale. In particolare si pensa di estendere la varietà di polimeri attualmente processabili in modo da fornire un più ampio spettro di materiali per la nanofabbricazione di strutture con dimensioni critiche comprese tra 5 e 40 nm. A tal proposito si prevede di continuare lo studio dei processi di auto-assemblaggio in copolimeri PS-b-PMMA di diverso peso molecolare in modo da ottimizzare i processi e fornire un piattaforma tecnologica che permetta di realizzare nanostrutture con dimensioni medie fino a 10 nm e densità elevata (d > 1 Teradot/inch^2). Per ottenere strutture con dimensioni caratteristiche sotto i 10 nm continueremo lo studio dei copolimeri a blocchi PS-b-PDMS a basso peso molecolare. In generale si vuole approfondire la comprensione di base dei meccanismi termodinamici e cinetici che guidano il processo di autoassemblaggio di tali materiali in modo da poter successivamente ottimizzare i processi in termini di tempi e di difettività delle nanostrutture auto-organizzate come richiesto per la loro eventuale integrazione in processi litografici avanzati per la microelettronica. Per raggiungere tale risultato sarà inoltre necessario approfondire la comprensione della cinetica di ancoraggio dei copolimeri statistici utilizzati per modificare l'energia superficiale dei campioni e guidare il successivo processo di autoassemblaggio dei film di copolimeri a blocchi. Si pensa nello specifico di studiare l'effetto della variazione del peso molecolare dei copolimeri statistici sulla cinetica di formazione di tali monostrati auto-assemblati di copolimeri statistici. In alternativa si vuole investigare la possibilità di ottenere risultati analoghi, in termini di controllo dell'energia superficiale del substrato, mediante l'uso di opportune miscele di omopolimeri. In parallelo sarà condotta una analisi approfondita dei processi di auto-assemblaggio su diverse superfici di molecole organiche contenenti droganti per l'implementazione di processi per il drogaggio deterministico dei semiconduttori. Tali monostrati auto-assemblati saranno utilizzati per l'introduzione di dopanti in sistemi semiconduttori nanostrutturati al fine di approfondire la comprensione dei meccanismi di intrappolamento dei droganti in nanostrutture di silicio. L'attività punta a determinare i parametri fisici (coefficienti di diffusione, rate di cattura e di rilascio) che caratterizzano tali processi in nanostrutture di silicio, e di fornire quindi importanti informazioni per la successiva ottimizzazione dei processi tecnologici di drogaggio delle nanostrututre stesse in vista della loro integrazione in dispositivi di logica avanzata. Si prevede inoltre di estendere l'attività di studio dei copolimeri a blocchi alla particolare classe di materiali costituita da copolimeri isolanti-conduttivi e/o conduttivi-conduttivi, al fine di studiare il comportamento e la risposta elettronica di componenti conduttive immerse in matrici organiche nanostrutturate mediante processi di autoassemblaggio. Tali materiali possono trovare applicazione in nanoeletronica, optoelettronica, termoelettrico o fotovoltaico. In tal senso si valuterà la possibilità di utilizzare tali materiali nanostrutturati come elementi attivi in celle fotovoltaiche di terza generazione, ossia celle solari a basso costo e alte prestazioni. Al tempo stesso sarà iniziata una attività legata alla possibilità di usare i template di copolimeri a blocchi per la crescita di nanostrutture di ossidi metallici (Al2O3, HfO2) mediante ALD. Tale attività avrà come fine ultimo la realizzazione di nanostrutture di materiale dielettrico che possa essere utilizzato come hard mask per il successivo patterning del substrato o che esibisca proprietà elettriche modulabili, in termini di variazione di conducibilità/resistività, per applicazioni in dispositivi di logica e/o memoria. (literal)
- Risultati attesi
- 1) Studio sistematico della cinetica del processo di autoassemblaggio di copolimeri a blocchi per tempi inferiori al minuto mediante trattamenti termici effettuati a elevate temperature (t > 200°) in modo da massimizzare la mobilità delle macromolecole. In particolare si intende lavorare su copolimeri a blocchi di PS-b-PMMA con pesi molecolari variabili da 29 Kg/mole fino a 200 Kg/mole allo scopo di comprendere i limiti cinetici e termodinamici dei processi di autoassemblaggio.
2) Studio sistematico della cinetica del processo di autoassemblaggio di copolimeri a blocchi PS-b-PDMS per tempi inferiori al minuto mediante trattamenti termici effettuati a elevate temperature (t > 200°)
4) Creazione di strati monoatomici di droganti mediante monostrati auto-assemblati di molecole organiche e successivo studio dei processi diffusivi in matrice si ossido e della incorporazione di tali droganti in nanostrutture di silicio.
5) Studio dei processi di separazione di fase in film sottili di copolimeri costituiti da blocchi di polimeri conduttivi abbinati a copolimeri isolanti. In base ai risultati ottenuti si procederà ad una caratterizzazione elettro-ottica dei materiali per testarne le proprietà funzionali.
6) Crescite ALD a bassa temperatura in matrice polimerica PS-b-PMMA per la realizzazione di nanostrutture ordinate di ossidi metallici (Al2O3, HfO2...) per applicazioni in memorie non volatili e dispositivi neuromorfici (literal)
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