Raccolta di Tecnologie e competenze ENEA
Impianti per la crescita epitassiale di diamante sintetico con tecnica "Chemical Vapour Deposition"; impianti per la deposizione di film sottili; realizzazione di dispositivi elettronici basati su diamante sintetico, es. rivelatori di radiazione.
Fig. 1: Reattore CVD tipo ASTeX e sistema di diagnostica (webcam e pirometro)
Fig. 2: Evaporatore E-Beam
Settori applicativi
Problema da risolvere
Il diamante sintetico, sotto forma di film sottile, è un ottimo candidato per la realizzazione di rivelatori e sensori che devono operare in ambienti ostili (agenti chimici, radiazioni e particelle ad alta energia, etc.) e ad alto rumore (disturbi elettromagnetici); un esempio è la diagnostica real-time nei futuri reattori a fusione. Presenta inoltre caratteristiche molto interessanti di risposta ultra-rapida per la realizzazione di dispositivi e circuiti elettronici. Ci sono poi applicazioni per la dosimetria e nei campi spaziale e biomedico. Un'altra forma del carbonio, il grafene, presenta invece interesse per lo sviluppo di materiali innovativi.
Descrizione
Le principali apparecchiature di cui è dotato il laboratorio sono: Reattore CVD (Chemical Vapour Deposition) di tipo ASTeX, non commerciale, che sfrutta un generatore di microonde per creare e posizionare un plasma in grado di indurre la crescita epitassiale da fase gassosa (H2 e CH4) di film sottili di diamante e grafene su substrati di vario tipo. Cappa chimica per il trattamento e la pulizia dei campioni mediante vari tipi di agenti chimici. Cappa biologica per l'esame dei campioni in ambiente relativamente pulito. Impianto di deposizione di strati metallici o ossidi (evaporatore e-beam). Wire-bonder ad ultrasuoni per la applicazione di sottili conduttori metallici ai contatti realizzati sui campioni. Le attrezzature sono progettate per lavorare in ambiente pulito, con basso contributo di contaminanti.
Aspetti innovativi e vantaggi
- Capacità di depositare spessori elevati.
- Caratterizzazione dei dispositivi mediante sorgenti radioattive di vario tipo (neutroni, elettroni, gamma, alfa).
Possibili applicazioni
- Dispositivi elettronici e circuiti su film di diamante sintetico ad elevata purezza.
- Materiali e sensori innovativi basati sul grafene.
- Rivelatori di radiazione e particelle basati su diamante, caratterizzati da alta resistenza alla radiazione, immunità ai disturbi elettromagnetici, risposta ultra-rapida e alto rapporto segnale-rumore (es. rivelatori di neutroni per la fusione).
- Sensori di radiazioni UV/X per diagnostiche e dosimetria basati su film sottili di diamante ad elevata purezza.
Gruppo di ricerca coinvolto
Data di aggiornamento
26-05-2025
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