Deposizione e crescita di materiali per PVD

A partire dalla fine degli anni '80 in ISM sono state sviluppate attività e competenze riguardanti la deposizione e crescita per Physical Vapour Deposition di film sottili superconduttori, semiconduttori, magnetici, e ceramici che hanno trovato impiego in settori quali l'elettronica, la sensoristica, l'optoelettronica, lo storage di dati, l'ICT e la biomedicina. 

Le tecniche utilizzate spaziano dall'evaporazione termica e RF-Sputtering alla Ablazione e Deposizione Laser (Pulsed Laser Deposition - PLD). La PLD, grazie alle numerose sorgenti laser disponibili e alle consolidate esperienze acquisite negli anni dai ricercatori dell'ISM, rappresenta una tecnica fruibile nelle sue diverse condizioni operative regolate sia dalla lunghezza d'onda del fascio laser utilizzato che dalla durata del suo impulso e dalla presenza di un background gas, una atmosfera reattiva ovvero alto vuoto. Ad esempio, tale tecnica, i cui processi di interazione laser-materia e, per impulsi sufficientemente lunghi (es. ns) anche quelli di interazione laser-plasma, sono fortemente dipendenti dai parametri caratteristici del laser in uso. Il processo si basa sulla "vaporizzazione", sotto forma di plasma e, eventualmente nanoparticelle, nel caso di impulsi al fs, di qualsiasi materiale inorganico, organico o biologico (e.g. ossidi, carburi, nitruri, metalli, leghe, polimeri, materiali biologici ecc.) la cui successiva deposizione su un supporto (substrato) è caratterizzata da un complesso controllo dei rapporti stechiometrici e proprietà e dinamica delle varie specie presenti e, quindi, parametri propri della sorgente laser e condizioni sperimentali utilizzate. La deposizione su opportuni substrati scelti ad hoc delle specie vaporizzate consente la crescita di film sottili innovativi, o nuovi materiali nanostrutturati, sia come singolo strato che multistrato o eterostruttura, anche in combinazione con altre tecniche come lo RF-Sputtering, altrimenti difficilmente ottenibili. La piattaforma dispone di cinque laboratori per l'utilizzo della PLD allo stato dell'arte ed essi sono distribuiti tra le sedi romane di Tor Vergata e Montelibretti e quella di Tito Scalo (PZ). Grazie alle diverse configurazioni sperimentali disponibili le caratteristiche di PLD da utilizzare possono essere opportunamente scelte sia in base ai laser disponibili (es. durata dell'impulso nell'intervallo 120fs - 30ns e lunghezze d'onda che spaziano dall'UV al NIR) che per altri sistemi di co-deposizione o trattamenti applicabili in-situ, ossia nella stessa camera di deposizione e crescita dei film sottili o dei materiali nanostrutturati in studio. A completamento delle tecniche PVD, la piattaforma dispone di un sistema di evaporazione da fascio elettronico, utile per lo sviluppo di strati ultra-sottili di fluoruri, nitruri, carburi e boruri.

ns-PLD (@532 nm) ns-PLD (@193 nm) ns-PLD (@248 nm) ns-PLD (@1064-532-355-266 nm) Evaporatore da fascio elettronico fs-PLD (@800-400 nm) Evaporatore a basso vuoto