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Spettroscopia ottica e crescita di semiconduttori e strutture quantiche a semiconduttore

Emiliano Bonera, Emanuele Grilli, Mario Guzzi, Fabio Pezzoli, Stefano Sanguinetti

La nostra attività di ricerca è dedicata allo studio sperimentale delle proprietà ottiche e la crescita di semiconduttori appartenenti ai gruppi IV e III-V. Studiamo i semiconduttori e le loro strutture quantiche che hanno un interesse per la micro- e opto-elettronica. Gran parte della nostra ricerca viene svolta all’interno del centro interuniversitario L-NESS.

ETEROSTRUTURE SiGe

Le leghe SiGe sono importanti da un punto di vista fondamentale ed applicativo per le loro proprietà strutturali, chimiche ed elettroniche per applicazioni in microelettronica e fotonica.

  • Tramite Raman e fotoluminescenza, studiamo la correlazione tra condizioni di crescita e proprietà del sistema. Si analizzano le proprietà di stress, composizione e dimensionalità sulle proprietà vibrazionali ed elettroniche delle eterostrutture.
  • Tramite microspettroscopia Raman studiamo le proprietà vibrazionali delle strutture di SiGe, principalmente punti quantici.
  • Analizziamo le proprietà elettroniche di buche quantiche multiple tramite spettroscopie di trasmissione e fotoluminescenza in funzione della temperatura.
  • Studiamo le proprietà di spin di eterostrutture Ge/SiGe mediante spettroscopia di fotoluminescenza con controllo della polarizzazione.

 

Spettroscopia ottica e crescita di semiconduttori e strutture quantiche a semiconduttore

 

STRUTTURE QUANTICHE DI SEMICONDUTTORI III-V

Uno dei principali risultati delle nanoscienze, è l’effetto di confinamento quantico nei punti quantici di semiconduttori. In modo simile agli atomi naturali, i punti quantici sono caratterizzati da livelli energetici discreti. I punti quantici possono migliorare le prestazioni di laser, sensori ad infrarosso e celle fotovoltaiche di terza generazione. Lo studio di dispositivi basati su punti quantici ha aperto nuove prospettive nella comprensione di sistemi di pochi elettroni/eccitoni fortemente correlati. Potenziali applicazioni sono i dispositivi ad elettrone singolo e gli emettitori a singolo fotone per la crittografia e la computazione quantistica.

  • Sviluppiamo nuove procedure di crescita per la realizzazione di nanostrutture quantiche con proprietà elettroniche ingegnerizzate;
  • Studiamo le proprietà delle nanostrutture mediante misure spettroscopiche che rivelano la struttura elettronica ed i meccanismi di rilassamento dei portatori;
  • Studiamo il trasferimento dei dispositivi basati su punti quantici III-As su Si per l’integrazione con l’elettronica attuale.


FACILITIES

Per fotoluminescenza, eccitazione di fotoluminescenza, trasmissione e Raman nell’intervallo 0.4 – 5.0 eV, utlizziamo diversi apparati spettroscopici dispersivi e FT. La spettroscopia Raman può arrivare fino a 5 cm-1. Le temperature di misura vanno da 2 K a 450 K. Sorgenti: He-Ne, Ar, Ar-raddoppiato, Ti-zaffiro, DPSS e diodi laser, lampade ad incandescenza ed ad alta pressione. Sistema di misura Raman e PL nel range 4 K – 300 K, 0.75 – 3.4 eV. Sistema di fotoluminescenza e decadimento risolto in tempo con tempi fino a 10-8 s. Epitassia molecolare per semiconduttori III-V. Caratterizzazione AFM.