Laboratori
Caratterizzazione ottica di materiali
Analizzatore dimensionale di particelle (Dynamic Light Scattering)
Lo Zetasizer – Nano ZS della MALVERN, utilizza la tecnica del Dynamic Light Scattering (DLS) per la misura del diametro idrodinamico di molecole, nanoparticelle o colloidi dispersi o solubilizzati in un liquido. L’intervallo di misura è di 0.6 – 6000 nm. Il sistema utilizza un laser da 4mW, He-Ne (λ= 633 nm) con un angolo di misura in backscattering di 173°. Lo strumento incorpora anche la tecnologiaMixed Mode Measurement-Phase Analysis Light Scattering per la misura del potenziale zeta.
FTIR
Spettrometro Thermo Scientific Nicolet 380 con intervallo spettrale pari a 7800 – 350 cm-1 (KBr beamsplitter) e una risoluzione ottica di < 0.9 cm-1
Spettroscopia microraman
Spettrometro Micro Raman Renishaw InVia Reflex equipaggiato con tre sorgenti laser (514 nm, 633 nm, 785 nm).
Fotoluminescenza di materiali nanostrutturati
Tale proprietà ottica viene rilevata tramite il Laser He-Cd che emette a 425nm e 325nm, montato su un banco ottico dove sono anche presenti spettroscopi per radiazione elettromagnetica UV-VIS-NIR (Spettroscopi Avantes UV-Vis, Spettroscopio Jobin-Yvon Triax 320). E’ possibile un monitoraggio del comportamento ottico dei materiali in ambiente controllato tramite una cella collegata ad un sistema di linee di gas controllate da valvole e controllori di Flusso di Massa.
Photothermal Deflection Spectrometry (PDS)
Spettrometro a deflessione fototermica a doppia lampada automatizzato della TESTCEL operante nell’intervallo spettrale 0.7 – 5 eV, per la misura dell’assorbimento sotto gap di film semiconduttori (valori del coefficiente di assorbimento inferiori a 103 - 104 cm-1 non possono essere misurati accuratamente con la tradizionale spettrofotometria nel visibile/vicino-infrarosso, ma richiedono tecniche più sensibili come la PDS).
Caratterizzazione elettrica e ottica per dispositivi sensori
Il laboratorio è dotato di tre sistemi di caratterizzazione sensori con cui è possibile testare in maniera controllata, selezionando il tipo di gas, la concentrazione e i cicli di test, film sensibili sintetizzati in laboratorio, dispositivi sensori assemblati su case elettronico e sistemi sensori completi di elettronica. Sono disponibili 8 linee di gas e fino a 4 gas possono essere simultaneamente inviati nella camera di test anche opportunamente umidificati. Il sensore può essere interrogato sia elettricamente che otticamente mediante elettrometri Keithley ad alta sensibilità e spettrometri a fibra ottica. Inoltre si eseguono addestramenti di sistemi sensori, cioè si progettano e realizzano protocolli di misure per la calibrazione di reti di sensori. Il laboratorio è dotato anche di uno spettrometro IR per Gas a trasformata di Fourier con detector criogenico ANTARIS IGS della THERMO SCIENTIFIC.
Caratterizzazione elettrica di materiali e dispositivi
Apparato per la determinazione dei tempi di volo
Il Silicon-Wafer Lifetime Tester WCT-100 della Sinton Consultingconsente la determinazione dei tempi di vita media delle cariche minoritarie di wafer di silicio attraverso la misura della fotoconducibilità del wafer in condizioni quasi stazionarie a diversi livelli di iniezione
Misure I-V al buio
Per effettuare misure di caratteristica I-V in condizioni di buio i dispositivi vengono posizionati in uno scatolotto di test collegato a due elettrometri , un Keithley 236 per l’acquisizione di correnti fino a 100mA ed un Keithley 2430 per l’acquisizione di correnti fino a 10 Ampere in modalità pulsata. Quest’ultima modalità è indispensabile quando si voglia effettuare la misura ad elevati livelli di corrente, al fine di evitare effetti di riscaldamento del dispositivo che si intende caratterizzare. La caratterizzazione IV può essere effettuata anche al variare della temperatura, grazie alla presenza di un criostato dotato di contatti elettrici in cui è possibile posizionare il campione.
Spettroscopia di impedenza
L’analizzatore di impedenza “Solartron Impedence Analyser 1260” fornisce un segnale sinusoidale a frequenza variabile fra 1μHz e 32MHz. In questo modo è possibile misurare la parte reale e la parte immaginaria dell’ impedenza del campione a diverse frequenze. In particolare vengono effettuate misure CVf ossia misure capacità-tensione ottenute fissando la frequenza oppure capacità-frequenza ottenute fissando il livello di tensione E’ possibile effettuare la misura anche al variare della temperatura mediante l’utilizzo di un criostato.
Deposizione di materiali
Impianti di evaporazione e-beam:
Sono disponibili 4 evaporatori a cannone elettronico (CL400C della KENOSISTEC, Balzers, Roth&Rau e Leybold). l sistemi sono dedicati principalmente a processi di evaporazione di metalli (Al, Ti, Pd, Ag, Cr, Au, Ni, C) e ossidi (SiO2, Ta2O5, In2O3:SnO2).
Il sistema Roth&Rau oltre a lavorare come evaporatore a cannone elettronico, può anche operare in configurazione assistita da fascio ionico, tecnica che consente di controllare la crescita a livello di pochi decimi di angstrom al secondo, aumentando notevolmente l'adesione del film, e migliorando la morfologia, la densità, il livello di stress, la cristallinità e la composizione chimica del materiale prodotto.
Impianto di evaporazione termica
Il sistema (GP20C della KENOSISTEC) è utilizzato per la deposizione del doppio strato antiriflesso delle celle fotovoltaiche. I materiali che vengono depositati sono fluoruro di Magnesio (MgF2), solfuro di Zinco (ZnS), LiF, MoO3.
Impianti Sputtering
Sistema MRC 643 a 3 target per deposizione di ossidi conduttori trasparenti (TCO), metalli, ossidi metallici su campioni di media area (max 30x30cm2). Tecnologia magnetron sputtering RF (max 2 kW), DC e DC-pulsed a doppio canale (max 5 kW ciascuno, dual magnetron).
Sistema Leybold L560 per deposizione su piccola area (max 10x0cm2) di ZnO:Al (AZO) per RF-sputtering e contatti metallici in argento per evaporazione da e-beam.
Impianti PECVD
Cluster tool della MVSystems Inc. per deposizione di film di silicio amorfo e nanocristallino e di celle solari a film sottile di silicio su substrati di area fino a 10 x 10 cm2. Il sistema è dotato di 1 camera di caricamento dei substrati, 1 camera centrale di trasferimento dei substrati mediante braccio robotico; 4 camere di deposizione per PECVD/VHF-PECVD, 1 camera per trattamenti termici.
Sistema (Plasmalab800+ Oxford) a singola camera per deposizione di silicio amorfo e nitruro di silicio su campioni fino a 30 x 30 cm2 con tecnologia PECVD convenzionale (13.56 MHz).
Laboratori per la fabbricazione di materiali e dispositivi tramite processi chimici ed elettrochimici dotati di cappe, sistemi di purificazione dell’acqua (Milli-Q), bilance analitiche, potenziostati/galvanostati.
Caratterizzazione morfologica di nanomateriali
Microscopi
L’unità ha in dotazione Microscopi ottici Reichert – Polyvar Met, con cui è possibile analizzare la superficie dei materiali anche mediante tecniche interferometriche come il “contrasto ad interferenza differenziale”, e un microscopio a scansione elettronica (SEM) della FEI con filamento a tungsteno e risoluzione 3.5 nm a 30 kV in condizioni di alto vuoto.
Analizzatore di area superficiale e distribuzione pori
L’Autosorb-1 della QUANTACHROME misura l’area superficiale e la porosimetria di polveri e solidi mediante l’adsorbimento fisico di molecole di gas inerte (N2) a 77K. Dall’isoterma di adsorbimento dell’azoto si possono estrapolare: area superficiale minima misurata di 0.01 m2/g utilizzando il metodo di Brunauer-Emmett-Teller (BET), distribuzione della dimensione dei pori tramite il metodo di Barrett, Joyner and Halenda (BJH). L’intervallo per l’analisi dei pori è di 3.5 - >4000 Å.
Profilometro meccanico
Profilometro meccanico della TENCOR con risoluzione pari 1 nm e lunghezza di scansione superiore a 200 mm.
Fabbricazione di nanomateriali e dispositivi
Dual Beam (SEM/FIB)
Il Quanta 200 3D della FEI integra un fascio ionico di gallio altamente focalizzato (Focused Ion Beam -FIB),con risoluzione 10 nm @ 30 kV @ 1 pA, un microscopio a scansione elettronica (SEM – ESEM con diverse modalità di vuoto) con filamento a tungsteno e un sistema di iniezione di gas organometallico per la deposizione micro-nanometrica di platino (Gas Injection system – GIS). E’ possibile eseguire l’imaging, il patterning di materiali diversi (silicio, vetro, polimeri, etc.), oltre alla cross section di dispositivi multistrato.
Fotolitografia (1 spinner, 1 forni, 1 mask-aligner)
L’unità è dotata di camere bianche classe 100 con luce gialla per i processi fotolitografici. In essa sono presenti spinner per la deposizione di resist sul wafer, forni per il trattamento del resist sia dopo lo spinnaggio che dopo l’esposizione a luce UV, che avviene tramite il Mask-Aligner (Karl Suss MA – 6), capace di lavorare substrati fino a 3” con una risoluzione di 2.5 micron.
Pattern generator
L’ apparato (Microtech, mod. LW400), utilizzato nella realizzazione di dispositivi elettronici, è in grado di trasferire geometrie 2D e 3D a maschere (successivamente utilizzate nei processi fotolitografici) o direttamente ai substrati finali. Il trasferimento delle geometrie, opportunamente progettate, avviene mediante l’utilizzo di laser (He-Ne, (λ= 663 nm) e He-Cd, (λ= 442 nm) e vernici fotosensibili (photoresist).
Laser Scribing
Il sistema permette di realizzare passi tecnologici per lavorazioni selettive tramite laser di dispositivi elettronici ed in particolare per la realizzazione di prototipi di moduli a film sottile di silicio anche su larga area.
Forno di diffusione
Il Forno della TEMPRESS TS 6303 (700-1500 °C ±1°C) a tubi aperti orizzontali è utilizzato per lo sviluppo di processi inerenti la fabbricazione di celle fotovoltaiche al silicio cristallino. Viene utilizzato per drogaggi di tipo ‘n’, drogaggi di tipo ‘p’, ossidazioni termiche e trattamenti termici vari. Si possono alloggiare wafers fino a 6” e slices quadrate fino a 100x100 mm2.
Forno Rapid Thermal Process (RTP)
E’ un apparato in grado di realizzare tecniche di passivazione e modifica della morfologia superficiale di materiali utilizzati nella realizzazione di dispositivi elettronici. Questo risulta possibile per la sua capacità di realizzare processi termici molto particolari sia nella tecnologia impiegata per il trasferimento termico (Rapid Thermal Process) sia per le dinamiche (velocità/durata) implementabili. Tipici impieghi sono la realizzazione di : strutture per BSF (Back surface field), ossidi di passivazione superficiale RTO (Rapid Thermal Oxidation), trattamenti termici FGA (forming gas annealing) e trattamenti termici per ARC (Anti Reflection Coatings). I vari cicli, a seconda delle loro caratteristiche, sono realizzati in Azoto, Ossigeno o in Forming gas.
microsaldatrice
La micro saldatrice (parallel gap UNITEK) è utilizzata per la saldatura dei contatti elettrici sui dispositivi
Attività di intelligent sensing e di GIS&Environmental Modeling
- Naso elettronico Bood Hounds ST60
- Sistemi di campioni accessori
- Naso elettronico ICARO per la ricerca di contaminanti superficiali
- Reti di Sensori
- Testbed reti di sensori ZegBee (Crossbow, Libellium, Nodi Arduino)
- Server di calcolo virtuali
- Piattaforme integrate open source/proprietarie Web GIS/codici di calcolo per le reti di distribuzione e qualità delle acque e di drenaggio urbano e extraurbano