1. Sei qui:  
  2. Home
  3. Tempism
  4. Sintesi
  5. Film Sottili, Eterostrutture e Metamateriali
  6. Deposizione e crescita di materiali per PVD

ns-PLD (@1064-532-355-266 nm) in HV o atmosfera gassosa, RF sputtering e evaporazione termica

ns-PLD (@ 1064-532-355-266 nm) in HV o atmosfera gassosa, RF sputtering e evaporazione termica

Antonio Di Trolio  -

Laboratorio PLD e RF sputtering

Sede di Roma - Tor Vergata
 
La deposizione fisica da vapore (PVD) si riferisce a una varietà di tecniche di crescita di film sottili in alto vuoto basate sulla vaporizzazione di materiale da una sorgente solida e sulla successiva condensazione su un substrato. Queste tecniche consentono di crescere film di metalli, leghe, ossidi, nitruri e materiali compositi su differenti substrati con spessori che vanno dal nanometro alla scala del micron. Appartengono a questa categoria la Pulsed Laser Deposition (PLD), la deposizione via sputtering e l'evaporazione temica. PLD è una tecnica versatile per la deposizione di film sottili di materiali complessi a partire da un singolo target. Un fascio laser di potenza, impulsato e focalizzato, è impiegato per ablare materiale dalla superficie di un target. L'interazione radiazione-materia genera un plasma a forma di piuma, contenente atomi, ioni e molecole, che si espande in vuoto verso un substrato dove hanno luogo processi di nucleazione e crescita. La conservazione della stechiometria tra target e film e la possibilità di lavorare in presenza di pressioni di gas inerti e reattivi fino a pressioni nel range del mbar fanno della PLD una tecnica molto attrattiva. Anche lo sputtering è usato per depositare film sottili. A seguito della generazione di un plasma gli ioni sono accelerati verso un target causando l'emissione di atomi e molecole. Queste particelle neutre possono viaggiare indisturbate in linea retta verso un substrato.
 

SPECIFICHE TECNICHE

  • PLD

  • Nd:Yag laser @1064 nm  (armoniche superiori:  532, 355, and 266 nm); 8-10 ns; Energia (mJ/p) = 850 (@1064 nm)(Spectra Physik, Lab 170)

  • UHV camera di deposizione cilindrica con una flangia superiore usata come viewport e con sei flange laterali. E' dotata di un multi-target a planetario (fino a 5) e di un riscaldatore di substrati che permette la deposizione di film e multistrati fino a 1000 C

RF sputtering

  • Sorgente di magnetron sputtering 1" CF40 (AJA INT mod. A310 XP)

  • Automated matching network (SEREN IPS)

  • Alimentatore RF da 300 W (SEREN IPS, mod. R301)

Thermal evaporation

  • Camera HV (10-7 mbar)

  • Due sorgenti di evaporazione termica con microbilancia al quarzo per il controllo dello spessore  (Inficon)

TECNICHE DISPONIBILI

PLD di film sottili di materiali complessi

  • crescita in-asse
  • crescita fuori asse ad angolo variabile tra asse della plume e normale al substrato
  • crescita reattiva con gas O2 , N2
  • crescita di multistrati di differenti materiali (fino a 5)
  • monitoraggio in tempo reale della temperatura e della crescita mediante pirometria in-situ

Deposizione Sputtering di film sottili

  • crescita di materiali conduttivi
  • crescita di materiali isolanti e semiconduttori
  • crescita reattiva con gas O2 , N2

Evaporazione termica di

  • film metallici
  • nanoparticelle metalliche

 

CAMPIONI

  • Substrati con dimensioni laterali: 10x10 mm (ideale), 3x3 mm (minimale), 15x15 mm oppure circolare fino a  25 mm in diametro (massimale)

  • Spessore del substrato fino a 1 mm

  • Spessori dei film fino a 1 micron

 

UTILIZZATO PER

  • Optoelectronica/spintronica
     
  • Energia solare/fotovoltaico
 
 

ESEMPI APPLICATIVI

Incremento di ferromagnetismo e conducibilità in film sottili di ZnO drogato con Co cresciuti mediante Pulsed Laser Deposition

Film sottili di ZnO drogato con Co sono stati cresciuti mediante Pulsed Laser Deposition su substrati di zaffiro monocristallino. Successivi processi di irraggiamento con idrogeno a temperature di 400 °C permettono di incorporare idrogeno nella struttura con il risultato di far aumentare la magnetizzazione di saturazione e la densità dei portatori di carica.
 
Si veda: A. Di Trolio et al. et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 12925

 
 
 
 

Effetto magneto-ottico gigante in film sottili di ZnO drogato con Co cresciuti per pulsed laser deposition e irraggiati con ioni H+ 
 
Un notevole incremento delle proprietà magneto-ottiche è stato ottenuto in film di ZnO drogati con Co a seguito di un irraggiamento con ioni H+, effettuato dopo la crescita PLD.  Una rotazione Faraday gigante di 3000 deg cm-1 è stata osservata a 400 nm. Caratterizzazioni ottiche, strutturali e microstrutturali evidenziano la piena sostituzione dello Zn con Co fino alla scala del nanometro.
 
Si veda: DOI:10.1039/C8TC03563F

 
 

Riduzione dell'emissione elettronica secondaria in film di carbonio cresciuti su rame mediante RF magnetron sputtering

Film di carbonio cresciuti su rame mediante RF magnetron sputtering hanno mostrato un abbassamento dell'emissione elettronica secondaria (SEY) a seguito di un processo di grafitizzazione per annealing termico.  Misure XPS, Raman e SEY evidenziano la riorganizzazione strutturale del C amorfo in grafite nanocristallina e la riduzione del SEY.

Si veda: R. Larciprete et al., Applied Surface Science 328 (2015) 356-360

 
 
 
 
 
  Italiano (Italia)

Main Menu (it-IT)