Fisica dei semiconduttori e dei cristalli avanzati

Fisica dei semiconduttori e dei cristalli avanzati

Staff

Alberto Carnera, Andrea GasparottoEnrico NapolitaniDavide De Salvador, Andrea Sanson , Marco Bazzan  Sara Maria Carturan , Gianluigi Maggioni, Luca Bacci.

Borsisti e dottorandi

Ruggero Milazzo, Francesco Sgarbossa, Virginia Boldrini, Laura Vittadello.

Attività di ricerca

Il gruppo ha lo scopo di sviluppare processi innovativi per futuri dispositivi a semiconcduttore e materiali avanzati usando le proprie competenze riguardo alle caratterizzazioni strutturali ed elettriche e di modellizzazione. La ricerca al DFA si basa sui seguenti strumenti:
-    Secondary ion mass spectrometry (SIMS)
-    High resolution X-ray diffraction (HRXRD)
-    Van der Paw - Hall
-    Rapid Thermal Processing
-    Laboratorio di crescita Czochralski
-    Laboratorio di Ottica

Presso i vicini Laboratori Nazionali di Legnaro il gruppo ha accesso- nell’ambito di una convenzione tra UNIPD-DFA e INFN-LNL ad altre facility:
-    Rutherford Backscattering Spectrometry/ Nuclear Reaction Analysis in configurazione di channeling
-    Camera pulita e laboratorio chimico
-    Sputtering

Inoltre il gruppo accede a facility internazionali di luce di Sincrotrone (ESRF, ELETTRA) e al laboratorio micro Raman dell’università di Verona. 


Principali filoni di ricerca


Drogaggio alla nanoscala

(Enrico Napolitani, Davide De Salvador, Alberto Carnera)
I processi di  drogaggio vanno investigati sulla scala nanometrica per poter sviluppare i dispositivi nano-elettronici del futuro. A questo scopo, sviluppiamo studi sperimentali di base e modelli rate-eqautions per comprendere come cambiano i fenomeni di diffusione e drogaggio su tale scala.


Drogaggio del Germanio

(Enrico Napolitani, Davide De Salvador, Alberto Carnera, Andrea Sanson)
Il germanio sta avendo un rinnovato interesse applicativo per la nanoelettronica e la fotonica e la sensoristica. La ricerca sul doping del Germanio va sviluppata sia sui processi standard (impiantazione e diffusione) per renderla matura come in silicio, sia su processi innnovativi per migliorare le prestazioni dei dispositivi in modo compatibile con la nanoscala:
-    Laser annealing per ottenere alti livelli di attivazione
-    Drogaggio di Ge iperpuro per migliorare le performance dei detector gamma.
-    Molecular doping, per il drogaggio sulla nanoscala


Germanium per esperimenti di channeling

(Davide De Salvador, Alberto Carnera)
L’esperienza maturata lavorazione e caratterizzazione del germanio ha posto le basi per sviluppare un applicazione esotica dei cristalli semiconduttori. Cristalli curvi possono essere usati per deflettere fasci accelerati anche ultra-relativistici, con risvolti applicativi per gli acceleratori e la produzione di radiazione. Il gruppo costruisce e testa dispositivi a cristalli curvi di germanio ed esegue esperimenti a LNL, all’università di Mainz (MAMI) e al CERN.


Nitruri

(Andrea Gasparotto)
Il nitruro di gallio e le sue leghe sono materiali strategici grazie alle loro proprietà: sono attualmente usati per fabbricare emettitori di luce visibile LED e Laser, e per l’elettronica di potenza. Per migliorare l’efficienza dei dispositivi è cruciale la ricerca in diversi ambiti, tra i quali il gruppo si occupa di studiare:
-    Il meccanismo di diffusione del drogante Mg ad alta temperature ed alta densità di corrente.
-    Il profilo di drogaggio di C e F usati per creare strati semi-isolanti
-    L’impiantazione ionica e l’attivazione di Mg e C per il drogaggio e l’isolamento elettrico.


Verso il controllo dell'espansione termica

(Andrea Sanson, Alberto Carnera)
L’espansione termica dei materiali rappresenta un problema in moltissime applicazioni tecnologiche. Nel design di nuovi materiali diventa quindi fondamentale riuscire a controllare l'espansione termica. Questo è possibile tramite l'utilizzo di materiali non convenzionali con proprietà di espansione termica negativa (NTE). In tale attività di ricerca vengono studiati tutti quei fenomeni fisici connessi alla NTE, e in collaborazione con la University of Science and Technology Beijing, i metodi possibili per il controllo dell'espansione termica, quali intercalazione chimica, sostituzione chimica, effetti nanometrici.

Trasporto di carica in ossidi ferroelettrici


(Marco Bazzan, Davide De Salvador)
Se paragonati con altri materiali di interesse tecnologico, la nostra comprensione dei meccanismi di fotogenerazione e trasporto di carica negli ossidi ferroelettrici è ancora limitata, e allo stesso tempo di estrema importanza per molte importanti applicazioni che vanno dall'ottica nonlineare allo sfruttamento dell'energia solare. L'attività di ricerca in questo settore è rivolta allo studio teorico e sperimentale dell'auto-localizzazione e del moto di portatori di carica (polaroni), principalmente in Niobato di Litio, tramite preparazione di campioni dedicati, analisi con tecniche ottiche ed elettriche e modellizzazione teorica dei risultati.


Generazione di luce “squeezed”

(Marco Bazzan)
La produzione di stati non classici di luce “squeezed light" ha importanti applicazioni in svariati campi di ricerca e in particolare nella nuova generazione di interferometri per la rilevazione di onde gravitazionali. In collaborazione con INFN e con il European Gravitational Observatory a Pisa, questa attività di ricerca sviluppa un sistema ottico per la generazione di stati "squeezed" di luce e studia i cristalli ottici necessari per la sua generazione.