Descrizione del modulo "Materiali e dispositivi superconduttori e ibridi (MD.P04.024.002)"

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  • Descrizione del modulo "Materiali e dispositivi superconduttori e ibridi (MD.P04.024.002)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il modulo raccoglie la maggior parte delle tematiche della commessa: 1) nanostrutture a singolo film superconduttore e ibridi superconduttore (S)/ferromagnete(F) per lo studio di fenomeni di base; 2) dispositivi nanostrutturati basati su superconduttori e ibridi: valvole e diodi superconduttivi, rivelatori; 3) studio dei meccanismi alla base del trasporto di corrente in materiali e dispositivi innovativi; 4) caratterizzazione di nuovi materiali superconduttori e di ibridi tramite misure di DOS anche a bassa temperatura e alto campo in ambiente UHV; 5) studio delle proprietà magnetiche locali e microstruttura dei domini magnetici tramite microscopia a forza magnetica (MFM) 6) studio della fisica delle superfici tramite l'utilizzo di sistemi di microscopia a forza atomica (AFM) (literal)
Competenze
  • Competenze nella progettazione, realizzazione ed analisi di esperimenti 1) effetto prossimità, realizzazione e caratterizzazione di giunzioni Josephson, spettroscopia tunnel e spettroscopia a punta di contatto; 2) sistemi superconduttivi non convenzionali; 3) capacità di progettazione, simulazione e caratterizzazione elettrica ed ottica (transienti elettrici e fotorisposta veloce) di dispositivi superconduttivi; 4) spettroscopia di rumore come strumento d'indagine dei meccanismi di conduzione; 5) dinamica dei vortici in superconduttori tramite misure di trasporto in regime ac e dc (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • L'attività di ricerca sviluppata all'interno del modulo trova un impiego potenziale nell'ambito delle applicazioni dell'elettronica superconduttiva ed organica, della spintronica, dei rivelatori di radiazione. (literal)
Tecnologie
  • Tecnologie avanzate di crescita di film sottili. Tecnologie avanzate di crescita di strutture stratificate. Tecnologie di litografia ottica per la definizione di opportune geometrie. Tecnologie di litografia basate sull'uso di microscopia a fascio elettronico. Tecnologie avanzate di analisi delle caratteristiche elettriche, ottiche e di rumore in materiali e dispositivi. Tecnologie avanzate di microscopia a sonda (literal)
Obiettivi
  • S'intendono approfondire le conoscenze di base sui sistemi ibridi S/F e sulle strutture (superconduttive e non) di ridotte dimensionalità. La scelta opportuna dei materiali e della geometria dei campioni apre la strada all'osservazione di nuovi fenomeni di base di grande attualità (ricerca della superconduttività di tripletto, effetti non locali, confinamento di vortici in superconduttori e ibridi SF nanostrutturati tramite litografia da fascio elettronico e tecniche self-assembled) e alla progettazione di dispositivi innovativi (valvole e diodi superconduttivi, rivelazione di fotoni singoli e di macromolecole basati su nanostrip superconduttive) (literal)
Stato dell'arte
  • La tematica della coesistenza tra superconduttività e magnetismo in strutture ibride S/F è oggetto di intensi studi, in quanto l'interazione tra ordinamenti antagonisti ha conseguenze significative sul trasporto e sull'effetto prossimità. L'interesse verso questi sistemi spazia dalla fisica di base (superconduttività di tripletto) alle possibili applicazioni (valvole di spin superconduttive). Dispositivi superconduttivi basati su nanofili di NbN rappresentano la frontiera della ricerca nel campo di rivelazione di fotoni singoli. Oltre alle possibili applicazioni in telecomunicazione, sono studiati per la realizzazione di esperimenti di ottica quantistica e per la rivelazione di macromolecole in sistemi di spettrometria di massa a tempo di volo. (literal)
Tecniche di indagine
  • Tecniche di misure trasporto di corrente elettrico a bassa temperatura (fino a 300 mK) ed in presenza di un campo magnetico esterno (fino ad 11 Tesla). Tecniche di microscopia a sonda (AFM, STM, MFM, EFM, PFM) anche a bassa temperatura e in campo magnetico. Tecniche di spettroscopia a punta di contatto. Tecniche di spettroscopia di rumore a bassa frequenza. Tecniche di misura di transienti elettrici e fotorisposta veloce a temperature da 3 a 300 K Strumentazione sistemi di deposizione in alto/ultra-alto vuoto (evaporatore termico, magnetron sputtering dc (4) e rf (1), cannone elettronico), litografia ottica, sistema EBL (FeG-SEM) per litografia elettronica, reactive ion etching, sistemi STM/AFM/MFM (anche criogenici, UHV, in campo magnetico), camera schermata; criostati operanti nel range 300 K -1.7 K con magneti fino a 11 T (3); inserti a 3He per misure fino a 300 mK (2); criostato a temperatura variabile con accesso ottico, sistema di generazione, puntamento e visualizzazione laser, sistema di visualizzazione transienti a larga banda (9GHz), sorgente laser al femtosecondo; strumentazione di amplificazione a bassissimo rumore, analizzatore spettrale avanzato. (literal)
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