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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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55. M.Campione, et al. Phys. Rev. B, 2004, 69, 85409
Parole Chiave
CHIMICA DI SUPERFICIE (ASPETTI FISICO-CHIMICI); PRODOTTI CHIMICI E REAZIONI INORGANICHE; CALCOLI AB INITIO DI STRUTTURA E REAZIONI DI ADSORBATI; SPETTROSCOPIA ELETTRONICA (X-RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY (XPS), AUGER ELECTRON SPECTROSCOPY ETC.); PRODOTTI CHIMICI E MATERIALI PER L'ELETTRONICA

Funzionalizzazione di superfici di silicio con monostrati molecolari elettroattivi: modelli teorici e aspetti sperimentali

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"
Abstract
L'insieme delle attività coordinate proposte vuole rafforzare la ricerca sulla funzionalizzazione molecolare di superfici di semiconduttori, un'area avanzata e specialistica, che riteniamo poco rappresentata in Italia, dove è principalmente diretta a sviluppi di fisica dei dispositivi (www.s3.infm.it/; www.nnl.it/). Ci proponiamo di produrre, caratterizzare, far reagire in soluzione e modellizzare nuovi ibridi funzionali, basati sull'ancoraggio covalente, a superfici di monocristalli di Si(100) e (111), di molecole con funzionalità redox e legante.

La funzionalizzazione molecolare di superfici è un'area in fermento, che interessa nanoelettronica, nanosensoristica, interfacce bio-mediche in nanoscala. Le attività in questo settore sono ad alto rischio di insuccesso e richiedono esperienza specifica e risorse adeguate.

Il nostro punto di forza sta nel non essere neofiti nel campo, ma di voler sviluppare in un nuovo progetto il nostro primo approccio pionieristico, espresso nel PRIN2003-037320: Sistemi molecolari funzionali immobilizzati covalentemente su superfici orientate di silicio: derivatizzazione superficiale, caratterizzazione e studio delle proprietà (coord.: R. Zanoni).

I vantaggi di usare silicio come substrato sono numerosi. Ci si aspetta che interfacce molecola-semiconduttore siano più stabili dei contatti realizzati tra metallo e molecola e che la struttura a bande di tale interfaccia, essendo più complessa, dia origine >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Robertino ZANONI Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"
Obiettivo del Programma di Ricerca
Quali sono i successi attuali e gli eventuali limiti intrinseci delle ricerche sostenute in tutti i paesi avanzati, volte a produrre superfici di semiconduttori - silicio in primis - funzionalizzate molecolarmente, come primo passo verso un'estrema miniaturizzazione di elementi di circuito?

Tra i successi va innanzitutto annoverata la dimostrazione che è possibile modificare le caratteristiche elettriche del silicio in modo significativo per eventuali applicazioni elettroniche, proprio a causa della presenza di molecole.[1] Esse, infatti, possono formare film passivanti di spessore nanometrico, che prevengono correnti dissipative [2], limitano fortemente l'ossidazione del silicio [3] e permettono tunneling [4] o anisotropie di conduzione nella direzione parallela allo strato, [5] mantenendo la velocità di ricombinazione non radiativa delle cariche nel silicio a livelli interessanti.[6] Il tunneling è anche responsabile del transfer elettronico tra Si e centri redox agganciati allo strato;[7] in tal modo si può generare un dispositivo ibrido ad accumulo di carica.[8] Sono stati così ottenuti, ad es., dispositivi ibridi a base di Si (100) con funzione di memoria DRAM, sfruttando i diversi stati di ossidazione dei centri redox presenti nel film.[9]

Va notato che il controllo chimico della funzionalizzazione ha mostrato che la presenza di un legame covalente come contatto alla superficie è essenziale perché le molecole abbiano un ruolo nel >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
In questa Sezione presenteremo le motivazioni, la rilevanza e il potenziale impatto del progetto di ricerca introdotto nella Sezione precedente, dopo una breve introduzione sullo stato dell'arte.

Stato dell'arte.
L'integrazione di molecole all'interno di dispositivi di potenziale interesse industriale è di particolare inportanza per gli sviluppi futuri di dispositivi microelettronici, microelettromeccanici (MEMS), biochips ecc.
La produzione di dispositivi molecolari secondo specifiche forme sembra ancor più promettente. In che modo e con quali materiali tali dispositivi debbono essere costruiti?

Una parziale risposta deriva dalla scelta di fabbricare questi strumenti partendo dall'integrazione di opportuni materiali molecolari su semiconduttori, in modo tale da sfruttare le estese infrastrutture proprie dell'industria di quest'ultimi.[35]
L'utilizzo di semiconduttori anzichè di metalli come possibili elettrodi comporta infatti numerosi vantaggi. In primo luogo, le interfasi molecole-semiconduttore sono da ritenersi più stabili dei contatti molecola-metallo (da misure di microscopia elettronica risulta infatti che il legame silicio-carbonio necessita per la rottura di una tensione esterna applicata pari a 2.0 +- 0.3 nNewton, mentre il legame zolfo-oro si rompe gia' a 1.4 +- 0.3 nNewton, Science 283,1727(1999)); inoltre la complessità della struttura a bande propria dell'interfase ne suggerisce proprietà di trasporto >>>