Film ed eterostrutture di semiconduttori molecolari organici

Crescita di film sottili
organic molecular beam epitaxy: growht chamber

Film sottili di semiconduttori molecolari organici vengono cresciuti con la tecnica della epitassia da fasci molecolari organici (OMBE) in diverse condizioni, per lo studio del processo di crescita stesso e delle proprietà intrinseche dei materiali scelti nello stato solido, in particolare sotto forma di film sottili, che è la forma più adeguata in vista di applicazioni in dispositivi elettronici. Si studiano diverse famiglie di molecole, ad esempio oligoaceni, oligotiofeni, porfirine, e rubreni. Il processo di crescita OMBE è controllato in-situ tramite spettroscopia di riflettanza anisotropa (RAS), che permette anche lo studio dell’evoluzione delle proprietà elettroniche dei campioni durante la crescita. Lo studio prosegue ex-situ, attraverso la caratterizzazione delle proprietà morfologiche e strutturali dei campioni, strettamente collegate al modo di crescita, prevalentemente utilizzando microscopia a forza atomica su differenti scale; infine, vengono studiate le proprietà ottiche e di trasporto dei film cresciuti con il continuo confronto con le proprietà del relativo cristallo singolo. Per campioni selezionati, vengono fabbricati prototipi di dispositivi per controllare le possibili applicazioni del materiale appena cresciuto.

Eterostrutture

Eterostrutture e nanostrutture di semiconduttori organici interessanti per le loro prorietà allo stato solido sono tra gli interessi del gruppo di ricerca. Sono ottenute attraverso la tecnica OMBE e studiate, in vista della comprensione delle loro proprietà come risultato di un protocollo di crescita opportunamento modulati e controllati. Film di molecole diverse cresciuti su cristalli singoli organici permettono lo studio delle condizioni di epitassia, quindi della fabbricazione di strutture artificiali con interfacce di elevata qualità e proprietà controllate. I film sottili spessi alcuni nm possono anche essere cresciuti in multistrati su vari substrati, organici e inorganici. La morfologia e la struttura dei diversi strati, la qualità dell’interfaccia, gli stati elettronici di film singoli e delle strutture complete sono poi studiati con tecniche di microscopia a scansione di sonda e tecniche ottiche.

Gruppo di ricerca

Laboratori

Laboratorio OMBE – Edificio U5, Piano Terra, locale T044A/B – T072

Facilities
Organic molecular beam epitaxy apparatus

L’apparato OMBE è costituito da una camera di introduzione, una camera di metallizzazione e la camera di crescita, con sei sorgenti per diversi materiali, completa di microbilancia al quarzo per il controllo in-situ dello spessore dei film e l’apparato per misure RAS; una quarta camera per la caratatterizzazione ottica in-situ è in corso di allestimento. Sono disponibili ex-situ varie tecniche per misure di spettroscopia ottica, come assorbimento, riflessione, fotoluminescenza ed ellissometria, anche a bassa temperatura, fino a pochi K. Si usano diverse miscroscopie a scansione di sonda, principalmente microscopia a forza atomica, per caratterizzare la morfologia superficiale dei campioni e altre grandezze su scala micrometrica e nanometrica.