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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
    • CRYSTAL GROWTH (separation by crystallisation in general B01D9/00)
      • SINGLE-CRYSTAL-GROWTH (by using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds B01J3/06); UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL (zone-refining of metals or alloys C22B); PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE (casting of metals, casting of other substances by the same processes or devices B22D; working of plastics B29; modifying the physical structure of metals or alloys C21D, C22F); SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE (for producing semiconductor devices or parts thereof H01L); APPARATUS THEREFOR
Classificazione geografica
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Parole Chiave
MOLECOLE CONIUGATE; CRISTALLI MOLECOLARI; FILM SOTTILI; EPITASSIA; ETERO-STRUTTURE; STRUTTURE IBRIDE; PROPRIETÀ OTTICHE; PROPRIETÀ ELETTRICHE

CRESCITA E PROPRIETA' OPTO-ELETTRONICHE DI FILM MOLECOLARI ORGANICI OMO- ED ETERO-EPITASSIALI SU SUBSTRATI MONOCRISTALLINI

Università degli Studi di Milano-Bicocca
Abstract
Il presente progetto interuniversitario si prefigge la realizzazione di strutture omo- ed etero- epitassiali di materiali molecolari su substrati organici e inorganici e il loro studio in termini di cinetica di crescita, morfologia, struttura, proprietà ottiche e di trasporto. Questo obiettivo si inquadra nell'ambito della ricerca su semiconduttori molecolari e loro applicazioni in vari dispositivi (elettronici, ottici e optoelettronici), dove architetture artificiali di materiali differenti possono offrire notevoli vantaggi. Il lavoro e le competenze delle tre Unità (Università di Milano Bicocca, Politecnico di Milano e Università di Roma Tor Vergata) sono strettamente collegati e si completano a vicenda.
Molecole appartenenti a famiglie quali, ad esempio, oligotiofeni, oligoceni, acridine, porfirine, saffirine saranno, quando non commercialmente disponibili, sintetizzate e adeguatamente purificate ed impiegate sia nella realizzazione di cristalli singoli da soluzione o da fase vapore, sia come materiale nella crescita di film sottili su vari substrati tramite epitassia da fasci molecolari organici (OMBE) in varie condizioni. Su questi stessi campioni saranno condotte analisi con tecniche di microscopia a sonda e di diffrazione di raggi X ad incidenza radente (GIXRD) per la caratterizzazione morfologica e strutturale, seguite da misure ottiche ed elettriche. Questa attività è la base di partenza alla parte preponderante del progetto: lo studio dei cristalli singoli >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Alessandro BORGHESI Università degli Studi di MILANO-BICOCCA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Negli ultimi anni si è registrato un crescente interesse verso i materiali organici, in particolare per quelli molecolari e/o per strutture ibride organico/inorganico, per le potenziali e svariate applicazioni che questi sistemi hanno nello sviluppo di nuovi dispositivi in settori di rilevanza tecnologica quali quello ottico, optoelettronico e dei semiconduttori. Il controllo della purezza chimica dei materiali impiegati, dell'ordine strutturale e della natura delle interfacce, spesso ignorato o sottovalutato, ricopre in questi sistemi un ruolo estremamente importante non solo nella comprensione dei fenomeni fisici e chimico-fisici coinvolti ma soprattutto nel determinare l'efficienza dei dispositivi. Inserito in questo contesto, uno studio approfondito delle proprietà strutturali, interfacciali, morfologiche, ottiche ed elettriche di sistemi ibridi inorganico/organico costituiti da film molecolari organici su silicio (ricostruito e/o funzionalizzato) o di etero-strutture interamente organiche realizzate depositando su cristalli singoli organici film della stessa specie (crescita omoepitassiale) o di una diversa specie molecolare (crescita eteroepitassiale) rappresenta l'elemento cardine attorno al quale si articola questo programma di ricerca. Esso rappresenta anche la base di conoscenze necessarie per indirizzare e supportare adeguatamente, in una fase successiva, la ricerca verso la realizzazione e lo studio di sistemi a multistrato a base di silicio e materiali >>>

Risultati parziali attesi
1. 1.1) Sintesi organica e purificazione delle molecole di interesse per la crescita di monocristalli organici e per la deposizione di film, anche con opportune funzionalizzazioni necessarie alla successione realizzazione di strutture ibride.
2. 2.1) Funzionalizzazione superficiale delle superfici Si(111) e Si(100) mono- e di-idrogenate con legami Si-H ortogonali alla superficie e superfici atomicamente piatte e stabili, soprattutto nel caso di Si(111) con coperture superiori a 90%.
2.1) Ricostruzione superficiale della superficie Si(100) ricostruita 2x1 con dimeri superficiali Si=Si.
3. 3.1) Crescita di cristalli molecolari singoli con opportuni spessori (da poche centinaia di nanometri fino ad un millimetro) e dimensioni laterali (fino ad un centimetro), con più facce disponibili.
3.2) Studio della morfologia superficiale e delle caratteristiche strutturali dei monocristalli per sondarne la qualità e verificare che presentino superfici atomicamente piatte sull'intero cristallo e con una densità trascurabile di spirali di crescita.
3.3) Studio delle proprietà ottiche dei monocristalli (polarizzazione delle transizioni, dispersione direzionale, contributo longitudinale macroscopico), deduzione del tensore dielettrico complesso e conseguente studio delle interazioni intermolecolari e degli stati eccitonici elettronici e vibrazionali del materiale (di Frenkel o a trasferimento di carica) tramite la modellizzazione teorica.
3.4) Studio >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Negli ultimi anni, si è registrato uno sviluppo nel campo dei materiali molecolari organici per il loro potenziale applicativo in dispositivi elettronici e ottici a stato solido. Recenti pubblicazioni hanno dimostrato, per esempio, per questi materiali una buona mobilità dei portatori e interessanti proprietà di assorbimento ed emissione di luce [1-13]. La versatilità nella scelta dei materiali di base e le possibili sostituzioni chimiche consentono di modulare le proprietà del solido quasi secondo necessità. Inoltre, la possibilità di crescere con tecniche in ultra-alto vuoto (UHV) film sottili di elevata purezza e qualità strutturale li rende idonei per le applicazioni, anche attraverso la realizzazione di eterostrutture sia interamente organiche sia ibride organico/inorganico [14-23]. Riguardo ad etero-strutture organiche, alcuni studi relativi ad etero-epitassia di molecole organiche su cristalli organici sono riportati in recenti pubblicazioni [14,16-18,20-22,24-26]. Alcuni studi preliminari sono anche stati riportati relativi ad etero-strutture ottenute per deposizione successiva tramite OMBE di diverse specie molecolari [27,28]. Un più vasto utilizzo di questi materiali richiede un controllo delle loro proprietà intrinseche ottiche ed elettriche, a partire dalle procedure di sintesi e di realizzazione del materiale (soprattutto nel caso di etero-strutture organiche o ibride). In questo ambito, il controllo della purezza è cruciale poiché la presenza di contaminanti >>>