Fisica della Materia

L’attività di ricerca nel campo di Fisica della Materia è dedita alla comprensione dei fenomeni correlati alla struttura dei materiali e le loro proprietà mesoscopiche, sia dal punto di vista sperimentale che teorico. Il gruppo è composto di 12 unità di staff (professori e ricercatori), ed è tipicamente supportato dalla attività di 15-20 studenti di dottorato, tesisti e assegnisti.

Una speciale enfasi è data alle Nanoscienze attraverso lo sviluppo e lo studio di materiali innovativi su dimensioni nanometriche:

  • Particolare attenzione è rivolta alla sintesi e alla caratterizzazione di Nanostrutture, quali nanocristalli, nanocluster amorfi, grafene, nanowires, quantum well, sia di tipo metallico che semiconduttore ed alla comprensione delle correlazioni tra le proprietà strutturali, ottiche ed elettriche. La combinazione di strutture e materiali diversi dà luogo ad una pletora di proprietà applicabili in tantissimi campi.  ​
  • Sviluppo della produzione di Film Sottili basati su semiconduttori a larga banda, come SiC e ZnO. Le loro eccellenti proprietà elettriche li rendono candidati strategici a sostituire o coadiuvare il Si nel prossimo futuro per dispositivi ad alta potenza, in elettronica flessibile o indossabile. Inoltre, la combinazione delle loro proprietà ottiche ed elettriche permette di ottenere dispositivi di nuova generazione e nanostrutture autoassemblate.

Laboratori di Fisica della Materia siti all’interno del dipartimento e in parte in convenzione con il CNR-IMM si estendono su oltre 1000 m2 e offrono una amplissima varietà di tecniche di sintesi, analisi, e di prototipazione:

Synthesis (growth, processing, prototyping)

  • Vacuum environment (MBE, ALD, Sputtering, PLA, CVD)
  • Liquid environment (PLA, CBD, wet etching)
  • Annealing (thermal, laser, lamp)
  • Implantation (doping, phase change)
  • Lithography (UV, nano)

Analysis (structural, elemental, electrical, electrochemical, optical)

  • Ion beam analysis (RBS, PIXE, ERD)
  • Microscopy (SEM, AFM, STEM), dual beam (SEM-FIB)
  • X-ray (XPS, XRD, EDX)
  • Optical spectroscopy (PL, CL, UV/Vis/NIR, Raman)
  • Electrical/Electrochemical spectroscopy (IV, CV, Hall effect, DLTS, EIS, …)
  • Numerical simulation tools (mechanical, optical, electrical properties)

Le competenze e i laboratori del gruppo permettono di operare un percorso sperimentale completo, dalla sintesi alla analisi e modellizzazione, fino alla prototipazione semplice.

Applicazioni

Il gruppo di Fisica della Materia persegue la realizzazione di materiali di interesse strategico per diverse applicazioni in tecnologie avanzate:

  • Microelettronica
  • Fotonica
  • Energia
  • Sensoristica
  • Ambiente

Nuove strategie sono anche perseguite verso la fabbricazione di giunzioni ultra-sottili a di dispositivi elettronici ultrascalati, così come anche nuovi materiali sono elaborati con proprietà ottiche avanzate per la fabbricazione di prototipi di dispositivi elettroluminescenti. 

Gli interessi applicativi della ricerca svolta e le competenze acquisite dagli studenti in formazione costituiscono spesso una utile base di partenza per collaborazioni con aziende e sbocchi professionali per i più giovani.

Collaborazioni

Il gruppo vanta una lunga e consolidata collaborazione con diversi entri di ricerca, in particolare con il CNR (IMM sede centrale e sede distaccata presso il DFA, IPCF Messina e IPCB Catania), con altri dipartimenti dell’ateneo (Ingegneria, Chimica, Geologia e Biologia), e con numerosi centri internazionali di ricerca (Tel Aviv University, Univ. Rennes, AMOLF). 

Progetti e attività di ricerca sono in corso con differenti aziende, in particolare STMicroelectronics ed Enel GreenPower. La rete di collaborazioni scientifiche è molto vasta e cresce sempre più attraverso visite scambio di docenti e studenti in tesi di laurea e di dottorato.