L'attività di ricerca CSS è dedicata alla caratterizzazione di materiali solidi - inorganici, organici e ibridi - e comprende analisi delle superficie e delle interfacce, analisi strutturali e chimiche, spettroscopie ottiche e imaging.
L'analisi riguarda sistemi singoli o etero-strutturati, nelle loro forme bulk, a film sottile o a bassa dimensionalità, quindi 2D (quantum wells; flakes), 1D (nanofili; nanotubi), 0D (quantum dots; nanoparticelle). Questo approccio consente una caratterizzazione completa di materiali e dispositivi, rivolta all'ottimizzazione dei processi dei crescita, al miglioramento della performance dei dispositivi, al reverse engineering e alla risoluzione di problematiche.
Le ricerche svolte all'interno dell'AdR sono relative a studi di:
A. Morfologia, topografia e analisi dimensionale. Le attività includono: microscopia a forza atomica (AFM); microscopia a scansione a effetto tunnel a bassa temperatura (LT-STM); microscopia elettronica in scansione, combinata con focused ion beam (FIB, con ioni Ga) per tagliare regioni selezionate del campione e studiare la struttura interna di materiali etero-strutturati e porosi; microscopia elettronica in trasmissione (TEM) utilizzata per ricostruzioni tomografiche 3D.
B. Struttura cristallografica: cristallinità, fase e orientazione, difetti. Le attività includono: tecniche di diffrazione a raggi X (XRD); microscopia elettronica in trasmissione (TEM) per imaging e diffrazione elettronica, effettuati quando richiesto su lamelle preparate al FIB; diffrazione elettronica a bassa energia (LEED) per analisi di ordine di superficie.
C. Composizione e aspetti chimici (e.g. coordinazione, intorno chimico, stato di valenza). Le attività includono: spettroscopia e mapping da emissione di raggi X dispersa in energia (EDX), sia SEM-EDX che TEM-EDX; spettroscopia da perdita di energia degli elettroni (EELS), sia TEM-EELS che UHV-EELS, e EELS ad alta risoluzione (HREELS); imaging tramite microscopia elettronica in trasmissione con modalità a scansione e raccolta anulare ad alto angolo (STEM-HAADF).
D. Proprietà elettroniche. Le attività includono: spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), effettuata sia con facilities di laboratorio che in beamline al sincrotrone; spettroscopia fotoelettronica a ultravioletti (UPS); spettroscopia a scansione a effetto tunnel (STS) con LT-STM; spettroscopia di assorbimento di raggi X (XAS) in beamline al sincrotrone.
E. Proprietà ottiche. Le attività includono: ellissometria; spettroscopia tramite fotoluminescenza (PL); spettroscopia e imaging tramite catodoluminescenza (i.e. luminescenza eccitata dal fascio elettronico di un SEM, SEM-CL); spettroscopia tramite luminescenza ottica eccitata da raggi X (XEOL), effettuata sia con facilities di laboratorio che in beamline al sincrotrone.
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