Descrizione del modulo "Crescita e caratterizzazioni magnetiche, ottiche e di trasporto di film e multistrati epitassiali o nanostrutturati (MD.P04.025.002)"

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  • Descrizione del modulo "Crescita e caratterizzazioni magnetiche, ottiche e di trasporto di film e multistrati epitassiali o nanostrutturati (MD.P04.025.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • - Avanzamento della conoscenza umana (literal)
Tematiche di ricerca
  • 1.Proprietà elettroniche di nuove interfacce conduttive tra ossidi isolanti. 2.Proprietà elettroniche e magnetiche di film ed eterostrutture di manganiti a banda stretta: studio dell'influenza dello strain, orientazione, etc. 3.Studio dei meccanismi di crescita di film sottili epitassiali di ossidi, anche in funzione delle proprietà della piuma. 4.Studio del plasma di ablazione nel processo di PLD con impulsi laser al nanosecondo (ns) e al femtosecondo (fs) con le tecniche di fotografia ultraveloce, spettroscopia ottica e raccolta di materiale (ion probe, quartz crystal microbalence). 5.Film magnetici nano particellari che presentino interazioni tra scambio interparticella ed anisotropia magnetica intraparticella tra loro competitivi. 6.Manipolazione del film nanostruturato per realizzare combinazioni ottimali di proprietà di magnetotrasposto e di magnetostrizione, per applicazioni in dispositivi sensori. 7.Studio, anche 'in-situ' e 'real-time', delle proprietà fisiche tramite spettroscopie ottiche lineari, non lineari (generazione di seconda armonica, SHG; emissione THz; tecniche pump-probe) e presso 'large scale facilities'. (literal)
Competenze
  • 1. Meccanismi di crescita per ablazione laser. Fisica della crescita di film e multilayer epitassiali di ossidi. 2. Analisi spettroscopiche e fotografiche dei plasmi. 3. Proprietà delle superfici e delle interfacce. 4. Proprietà strutturali e morfologiche di film e multilayer epitassiali di ossidi. 5. Proprietà ottiche degli ossidi. 6. Proprietà magnetiche e di trasporto elettrico di materiali e dispositivi. 7. Ottica non-lineare, spettroscopia THz e tecniche ottiche risolte in tempo ('pump-probe', 'time-resolved luminescence'). Generazione ottica di seconda armonica da superficie risolta in fase, tempo, polarizzazione, lunghezza d'onda e spazialmente. 8. Spettroscopia ottica presso 'large scale facilities'. 9. Interazione della radiazione EM con i superconduttori. 10. Fisica delle basse temperature e del vuoto. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • - Creazione del know-how necessario per la progettazione e/o l'ottimizzazione di nuovi materiali e dispositivi per applicazioni nell'elettronica del futuro - Sviluppo di nuove tecniche per il monitoraggio real-time ed in-situ dei processi di deposizione in modo da realizzare un vero controllo a livello atomico - Sviluppo di tecniche spettroscopiche innovative per l'analisi di materiali - Sviluppo di nuove tecnologie per la generazione di nanoparticelle (literal)
Obiettivi
  • I ricercatori di questo modulo sono attivi da diversi anni su tematiche di ricerca relative alla crescita e alla caratterizzazione di film epitassiali, nanostrutturati ed interfacce prodotte mediante PLD. Le strutture artificiali cosí prodotte mostrano spesso proprietà fisiche nuove i cui meccanismi microscopici restano spesso incompresi anche per la mancanza di un confronto sistematico tra diverse tecniche di indagine in grado di fornire informazioni complementari. Per questo motivo, in questo modulo, si proseguirà ed intensificherà un lavoro sinergico mirato allo sviluppo di attività di ricerca basate sulla collaborazione e sulla complementarità di competenze molto diverse e ad ampio spettro in modo da raggiungere una maggiore comprensione della relazione tra le condizioni di crescita e le proprietà ottiche, magnetiche e di trasporto dei film epitassiali e nanostrutturati prodotti. Nell'ambito di questo obiettivo cosí generale una particolare attenzione verrà rivolta all'implementazione nel processo di deposizione di tecniche diagnostiche innovative 'true real-time', soprattutto basate su tecniche ottiche avanzate. (literal)
Stato dell'arte
  • L'attività di ricerca del presente modulo si articola lungo due linee principali fortemente correlate: la produzione di eterostrutture epitassiali e film nanostrutturati tramite PLD, con relativo studio del processo di ablazione, l'attività di caratterizzazione dei campioni prodotti sia tramite sia tecniche standard che tecniche spettroscopiche avanzate, come la generazione di seconda armonica da superficie [1]. Per quanto riguarda la prima linea sono stati prodotti film di manganiti a banda stretta (soprattutto PCMO [2]), interfacce conduttive come il LaAlO3/SrTiO3 o come il LaGaO3/SrTiO3 e NdGaO3/SrTiO3 realizzate per la prima volta a Napoli [3], e film magnetici costituiti da nanoparticelle [4]. A questa attività di produzione è strettamente collegato lo studio di carattere fondamentale dei meccanismi di crescita e dei processi di ablazione in funzione di diversi parametri chimico-fisici [5-7]. [1] A. Savoia et al., PRB 80, 075110 (2009)[2] A. Geddo Lehmann et al., PRB 82, 014415 (2010)[3] Perna et al., APL 97(2010)[4] G. Ausanio et al., Appl. Phys. Lett. 85, 4103-4105 (2004)[5] M. Radovic et al., APL 94 , 022901 (2009)[5] S. Amoruso et al., J. Appl. Phys. 108 (2010). (literal)
Tecniche di indagine
  • 1. Sistemi di indagine in-situ del processo di ablazione laser con tecniche di fotografia veloce e spettroscopia ottica risolta spazialmente e temporalmente. 2. Microscopia a forza atomica. 3. Diffrazione elettronica (RHEED, LEED, EBSD). 4. Fotoemissione (XPS e UPS). 5. Caratterizzazione della magnetizzazione in funzione della temperature (VSM); 6. Misure di magnetoresistenza e di magnetostrizione, o di accoppiamento dei due effetti (CFM e VSM); 7. Caratterizzazione topologica e morfologica di singole particelle e della superficie di films (AFM); 8. Pattern dei domini magnetici (MFM). 9. Spettroscopia di seconda armonica da superficie risolta in fase ed in lunghezza d'onda. (literal)
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