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Materiali e Spettroscopie per la nanoelettronica e Spintronica (MSNS Lab.)

Marco Fanciulli

L’attività di ricerca è rivolta principalmente allo studio sperimentale di semiconduttori, ossidi, interfacce tra silicio o germanio ed ossidi, nanostrutture per dispositivi con applicazioni nanoelettronica, spintroniche, neuroelettroniche avanzate ed innovative.  Il lavoro è svolto in stretta collaborazione con il CNR - IMM, Laboratorio MDM e principali industrie di semiconduttori, Micron e STMicroelectronics.

DIFETTI DI PUNTO IN  SEMICONDUTTORI E OXIDES

Studio delle proprietà elettroniche dei difetti di punto nei semiconduttori (Si, Ge) e in materiali ad alta costante dielettrica (ossidi di metalli di transizione) utilizzando tecniche di risonanza di spin elettronico e spettroscopia di tunneling inelastico di elettroni.

INTERFACCE SEMICONDUTTORI/OSSIDI

Studio delle interfacce di silicio/ossido e di germanio/ossido mediante spettrioscopia di risonanza magnetica rilevata elettricamente (EDMR), tunneling inelastico di elettroni (IETS), e spettroscopia transiente di livelli profondi (DLTS). Studio in situ mediante EDMR delle prime fasi di ossidazione e formazione dell’interfaccia Si/ossido e Ge/ossido in processi ALD.

NANOSTRUTTURE DI SILICIO E GERMANIO

Studio delle proprietà elettroniche e spintroniche delle seguenti nanostrutture:

  • Nanofili di silicio prodotto da litografia a fascio elettronico e ossidazione;
  • Nanofili di silicio prodotto da attacco chimico assistito da metallo (MACE).


Nanofili e nanocristalli di silicio e germanio prodotti mediante diversi metodi  sono indagati utilizzando principalmente tecniche di trasporto spin dipendente  finalizzate alla caratterizzazione dei donori e di elettroni confinati elettrostaticamente.


Fanciulli - figura 1

Figura 1. A sinistra: Laboratorio di spettroscopia di risonanza di spin elettronico (EPR). A destra in alto: laboratorio di processo. A destra in basso: Set up per deposizione di strati atomici e spettroscopia EPR in situ

FACILITIES

Crescita e Processo:

  • Mini-camera per deposizione di strati atomici (ALD)  con linea di O3 per la  caratterizzazione in-situ degli stadi iniziali di crescita mediante EDMR.
  • Fornaci orizzontali e verticali per trattamenti termici e diffusione
  • Laser al rubino Q-switched per laser annealing

 

Caratterizzazione:

  • Tre sistemi per la risonanza di spin elettronico in onda continua operanti in banda X. Rivelazione letterica della risonanza di spin elettronico (EDMR), risonanza doppia di spin elettronico e nucleare (ENDOR), EDMR a multi-frequenza (0.1-40 GHz). Misure a temperatura variabile (4-600 K)
  • Set-up per spettroscopia  di tunnelling inelastico di elettroni e per DLTS operante nel range di temperatura 4-300 K.

 

Fanciulli - figura 2

Figura 2 . A sinistra: spettro ESR del Bi in Ge. Al centro : singolo nanofilo di silicio ed insieme di nanofili (SiNW) prodotti mediante attacco chimico assistito da metallo. A destra: andamento angolare di spettri ESR di donori e centri all’interfaccia Si/SiO2 in SiNWs