La tecnica di nanoindentazione viene solitamente utilizzata per la caratterizzazione di proprietà meccaniche di materiali. Tuttavia, le elevate e localizzate pressioni che tale tecnica riesce a produrre permettono di indurre transizioni di fase in diverse classi di materiali, ottenendo così fasi metastabili che spesso permangono al rilascio della pressione stessa. Le fasi metastabili possono rivelare proprietà diverse dalle corrispondenti fasi stabili in condizioni ambientali. È il caso del silicio, i cui allotropi generati ad alte pressioni possiedono peculiari proprietà come bassa conducibilità termica, alta efficienza termoelettrica, elevata mobilità dei portatori, superconduttività. In particolare la fase diamante esagonale presenta band gap diretto in presenza di alloy con il germanio.
L’ottenimento di cristalli di Si e SiGe in fase esagonale è lo scopo principale del progetto PRIN 2022 dal titolo: “SiGe Hexagonal Diamond Phase by nanoIndenTation (HD-PIT)” di cui il prof. Emilio Scalise del Dipartimento di Scienza dei Materiali è principal investigator.
Recentemente (Marzo 2025) è stato pubblicato su Small Structure (Wiley, Impact Factor 13.9, Clarivate, 2023) l’articolo “Formation of Micrometer-Sized Textured Hexagonal Silicon Crystals via Nanoindentation”, DOI: 10.1002/sstr.202400552 che relaziona sui risultati ottenuti dai partecipanti al progetto. La sinergica collaborazione tra il gruppo teorico attivo in dipartimento e i partner sperimentali ha permesso di individuare la finestra di parametri di indentazione e la specifica procedura di seguente annealing in grado di ottenere per la prima volta cristalli di silicio uniformi in sola fase esagonale, di dimensione micrometrica.