Materiali e Spettroscopie per la nanoelettronica e Spintronica (Laboratorio MSNS)

L’attività di ricerca è principalmente dedicata allo studio di semiconduttori, ossidi, interfacce di semiconduttori / ossidi, nanostrutture di silicio e germanio, crescita e caratterizzazione di MoS2 ed altri materiali 2D, per dispositivi nanoelettronici, spintronici e neuroelettronici avanzati ed innovativi. L’attività di ricerca è svolta in stretta collaborazione con il CNR-IMM Laboratorio MDM e principali industrie dei semiconduttori, Micron e STMicroelectronics.

Difetti di punto in semiconduttori e ossidi

Studio delle proprietà elettroniche dei difetti di punto nei semiconduttori (Si, Ge) e nei materiali ad alta costante dielettrica (ossidi di metalli di transizione) usando tecniche di risonanza di spin di elettronico (EPR), e spettroscopia di tunneling inelastico di elettroni (IETS) e tecniche elettriche (I-V, C-V, DLTS).

Interfacce semiconduttore/ossido

Studio delle interfacce silicio/ossido, germanio/ossido mediante risonanza magnetica rilevata elettricamente (EDMR), spettroscopia IETS e tecniche elettriche. Caratterizzazione in-situ mediante EDMR delle prime fasi di ossidazione e formazione dell’interfaccia alle interfacce Si/ossido e Ge/ossido.

Nanostrutture di semiconduttore
Single Si nanowire (SiNW) produced by metal assisted chemical etching. As etched SiNWs are shown in the inset.

Sono investigate le proprietà elettroniche e spintroniche delle seguenti nanostrutture:
- Nanofili di silicio prodotti mediante litografia e ossidazione a fascio elettronico
- Nanofili di silicio prodotti mediante incisione chimica assistita da metalli (MACE)
Caratterizzazione di nanofili di silicio e germanio, nanocluster di semiconduttori, e nanotubi di BN, prodotti da CVD e MBE, principalmente mediante tecniche di trasporto spin-dipendenti che mirano allo studio dei donori, dei difetti in superficie, degli elettroni confinati, e dei fenomeni di Coulomb e Spin blockade.

Crescita di caratterizzazione di TMDC (MoS2 , WS2 )
Optical image of MoS2. In the inset Raman spectra

Dicalcogenuri dei metalli di transizione (TMDC), quali MoS2 e WS2 , sono prodotti mediante un nuovo metodo e caratterizzati mediante spettroscopia Raman (Collaborazione con E. Bonera), EPR e misure elettriche.

Gruppo di ricerca

Laboratori

Laboratorio MSNS1 – Edificio U5, Piano 1, locale 1043
Laboratorio MSNS2 – Edificio U5, Piano 1, locale 1095

Facilities
CW X-band EPR/EDMR systems at MSNS Lab

Crescita e processo

  • Atomic Layer Deposition (ALD): mini-camera con O 3 per lo studio in-situ.
  • Fornaci orizzontali e verticali
  • Laser al rubino Q-switched per annealing

 
Caratterizzazione

  • Tre sistemi EPR/EDMR/ENDOR in banda X e Q operanti nell’intervallo di temperatura di 4-600 K.
  • EDMR multi-frequenza (0.1-40 GHz)
  • IETS
  • Misure elettriche: Keithley 4200, I-V, C-V; DLTS (20K-300K), Probe station