Il Progetto mira a: 1) sviluppare metodi di crescita auto-organizzata/nanofabbricazione di nanocristalli quasi 1-dimensionali (1D) di ossidi metallici semiconduttori a larga gap (ZnO, MgO, SnO2, TiO2, ecc.); 2) comprendere i meccanismi che ne sovrintendono la crescita; 3) studiare gli effetti di ridotta dimensionalità sulle proprietà elettroniche, vibrazionali ed ottiche; 4) chiarire il ruolo di specie gassose reattive sulla ricombinazione radiativa di nanocristalli quasi-1D. 1) crescita auto-organizzata/nanofabbricazione di nanocristalli quasi 1D ed arrays: Studio dell’auto-organizzazione di nanocristalli e strutture quasi-1D: i) nanorod epitassiali di ZnO, MgO, e ZnMgO; ii) insiemi (bundles) di nanowire/nanobelt casualmente orientati di SnO2 e ossidi metallici similari; iii) array periodici di nanorod epitassiali. Sarà dapprima studiata la crescita di nanocristalli quasi-1D mediante metodi di trasporto chimico da fase vapore; saranno quindi identificati dei precursori per il passaggio ai metodi CVD. L’auto-organizzazione di nanocristalli quasi-1D di ossidi semiconduttori sarà studiata impiegando sia la crescita assistita da catalizzatore metallico (meccanismo vapore-liquido-solido, VLS), sia la crescita in assenza di catalizzatore (meccanismo vapore-solido). ‘Array’ periodici di nanorod saranno realizzati via CVD e nano-fabbricazione da fascio ionico focalizzato (FIB), quest’ultimo per ottenere il controllo della posizione e delle dimensioni del catalizzatore nella crescita VLS 2) modelli termo/fluodinamici e atomistici di auto-organizzazione di nanocristalli quasi-1D: Saranno sviluppati modelli termo-/fluido-dinamici per predire la composizione e la supersaturazione del vapore e la velocità del trasporto di massa durante i processi CVD. Lo sviluppo di tali modelli sarà basato su dati ottenuti dallo studio delle fasi vapore con spettrometria di massa. Saranno considerati modelli atomistici per investigare i meccanismi di crescita e nucleazione quasi-1D. Questi modelli saranno applicati sia a nanowire/nanobelt non orientati che ai nanorod epitassiali. In quest’ultimo caso, sarà considerata la presenza del catalizzatore durante crescita VLS. Le previsioni dei modelli atomistici saranno confrontate con i risultati delle analisi morfologiche 3) proprietà elettroniche, vibrazionali e ottiche di nanocristalli quasi-1D ed array: La risposta dielettrica anisotropa dei nanorod sarà determinata utilizzando tecniche ottiche sensibili alla polarizzazione. Gli stati elettronici saranno studiati con tecniche spettroscopiche convenzionali, concentrandosi sull’emissione di singoli (o pochi) nanorod/nanobelt. Questo permetterà di localizzare i livelli di energia elettronici e paragonarli con le previsioni teoriche. Le proprietà vibrazionali, studiate mediante µ-Raman e scattering Raman risonante, consentiranno di chiarire gli effetti della bassa dimensionalità sulle costanti di forza interatomica. Saranno determinate le proprietà ottiche non lineari e le dinamiche di rilassamento dei portatori fotoeccitati, effettuando esperimenti di spettroscopia ultra-veloce. Ciò consentirà di determinare i tempi di rilassamento, misurare il guadagno ottico e la banda spettrale dei nanorod. Infine, misure di dispersione angolare di luce in array periodici di nanorod consentiranno di studiare le loro proprietà di confinamento fotonico 4) proprietà radiative di nanocristalli quasi-1D in ambienti gassosi controllati: Si studieranno i canali di ricombinazione radiativa e non radiativa per determinare le energie di attivazione di difetti superficiali. Sarà investigata la presenza di bande di foto-assorbimento, insieme alle modifiche della luminescenza dei nanorod/nanobelt causate da interazioni gas-superficie in condizioni ambientali controllate. Tali effetti saranno studiati in funzione delle dimensioni e dei trattamenti.
PRIN 2004: "Crescita e proprietà di nanocristalli quasi-unidimensionali di ossidi semiconduttori"
LOVERGINE, Nicola
2004-01-01
Abstract
Il Progetto mira a: 1) sviluppare metodi di crescita auto-organizzata/nanofabbricazione di nanocristalli quasi 1-dimensionali (1D) di ossidi metallici semiconduttori a larga gap (ZnO, MgO, SnO2, TiO2, ecc.); 2) comprendere i meccanismi che ne sovrintendono la crescita; 3) studiare gli effetti di ridotta dimensionalità sulle proprietà elettroniche, vibrazionali ed ottiche; 4) chiarire il ruolo di specie gassose reattive sulla ricombinazione radiativa di nanocristalli quasi-1D. 1) crescita auto-organizzata/nanofabbricazione di nanocristalli quasi 1D ed arrays: Studio dell’auto-organizzazione di nanocristalli e strutture quasi-1D: i) nanorod epitassiali di ZnO, MgO, e ZnMgO; ii) insiemi (bundles) di nanowire/nanobelt casualmente orientati di SnO2 e ossidi metallici similari; iii) array periodici di nanorod epitassiali. Sarà dapprima studiata la crescita di nanocristalli quasi-1D mediante metodi di trasporto chimico da fase vapore; saranno quindi identificati dei precursori per il passaggio ai metodi CVD. L’auto-organizzazione di nanocristalli quasi-1D di ossidi semiconduttori sarà studiata impiegando sia la crescita assistita da catalizzatore metallico (meccanismo vapore-liquido-solido, VLS), sia la crescita in assenza di catalizzatore (meccanismo vapore-solido). ‘Array’ periodici di nanorod saranno realizzati via CVD e nano-fabbricazione da fascio ionico focalizzato (FIB), quest’ultimo per ottenere il controllo della posizione e delle dimensioni del catalizzatore nella crescita VLS 2) modelli termo/fluodinamici e atomistici di auto-organizzazione di nanocristalli quasi-1D: Saranno sviluppati modelli termo-/fluido-dinamici per predire la composizione e la supersaturazione del vapore e la velocità del trasporto di massa durante i processi CVD. Lo sviluppo di tali modelli sarà basato su dati ottenuti dallo studio delle fasi vapore con spettrometria di massa. Saranno considerati modelli atomistici per investigare i meccanismi di crescita e nucleazione quasi-1D. Questi modelli saranno applicati sia a nanowire/nanobelt non orientati che ai nanorod epitassiali. In quest’ultimo caso, sarà considerata la presenza del catalizzatore durante crescita VLS. Le previsioni dei modelli atomistici saranno confrontate con i risultati delle analisi morfologiche 3) proprietà elettroniche, vibrazionali e ottiche di nanocristalli quasi-1D ed array: La risposta dielettrica anisotropa dei nanorod sarà determinata utilizzando tecniche ottiche sensibili alla polarizzazione. Gli stati elettronici saranno studiati con tecniche spettroscopiche convenzionali, concentrandosi sull’emissione di singoli (o pochi) nanorod/nanobelt. Questo permetterà di localizzare i livelli di energia elettronici e paragonarli con le previsioni teoriche. Le proprietà vibrazionali, studiate mediante µ-Raman e scattering Raman risonante, consentiranno di chiarire gli effetti della bassa dimensionalità sulle costanti di forza interatomica. Saranno determinate le proprietà ottiche non lineari e le dinamiche di rilassamento dei portatori fotoeccitati, effettuando esperimenti di spettroscopia ultra-veloce. Ciò consentirà di determinare i tempi di rilassamento, misurare il guadagno ottico e la banda spettrale dei nanorod. Infine, misure di dispersione angolare di luce in array periodici di nanorod consentiranno di studiare le loro proprietà di confinamento fotonico 4) proprietà radiative di nanocristalli quasi-1D in ambienti gassosi controllati: Si studieranno i canali di ricombinazione radiativa e non radiativa per determinare le energie di attivazione di difetti superficiali. Sarà investigata la presenza di bande di foto-assorbimento, insieme alle modifiche della luminescenza dei nanorod/nanobelt causate da interazioni gas-superficie in condizioni ambientali controllate. Tali effetti saranno studiati in funzione delle dimensioni e dei trattamenti.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
