Fisica sperimentale della materia

Il gruppo conduce studi sperimentali dei fenomeni correlati alla struttura dei materiali e alle loro proprietà mesoscopiche, sia su materiali massivi sia su film sottili e nanostrutture. Esso è composto di 15 unità tra professori e ricercatori, supportati dall’attività di 15-20 studenti di dottorato, tesisti e assegnisti, e dispone di un’amplissima varietà di tecniche di sintesi, analisi e di prototipazione su oltre 1000 m2 di laboratori presso il DFA, in parte in convenzione con il CNR-IMM. Molte attività sono condotte in collaborazione con altre Università italiane e estere, e con grandi aziende (STMicroelectronics, Enel Green Power, …) del territorio. L’attività di ricerca spazia dalla sintesi di materiali innovativi con dimensioni nanometriche alla caratterizzazione di tipo strutturale, elettrica, ottica ed elettrochimica, fino alla realizzazione di semplici dispositivi prototipali. I materiali oggetto di studio sono metalli, isolanti e semiconduttori in fase solida, per i quali si correlano le proprietà morfologiche e strutturali, ottiche, elettriche ed elettrochimiche. Gli ambiti applicativi variano dalla microelettronica alla fotonica, dalla energia alla sensoristica.

 

Microelettronica

Docenti: L. Calcagno, M.G. Grimaldi, A. A. LeonardiS. MirabellaA. ScandurraA. TerrasiF. Torrisi
Nell'era "post-silicon" della microelettronica numerosi sforzi di ricerca sono orientati a sviluppare materiali innovativi con performances superiori. Semiconduttori ad ampio bandgap sono ampiamente studiati per dispositivi di potenza, mentre film sottili di materiali trasparenti e conduttivi trovano applicazione sia in celle solari sia in dispositivi touch. Materiali ultrasottili (fino allo spessore di un singolo atomo) vengono investigati per sviluppare applicazioni di elettronica stampabile, economica e flessibile.

 

Fotonica

Docenti: M. J. Lo Faro, A. A. LeonardiP. Musumeci, F. Priolo, R. Reitano, F. Torrisi
La fotonica basata sul silicio consente il trasferimento dei dati a velocità notevolmente superiori all’elettronica convenzionale, permettendo al tempo stesso l’integrazione con i dispositivi elettronici presenti sul mercato. L’esperienza pluridecennale del gruppo in questo ambito ha permesso di ottenere risultati importanti nell’ambito dell’optoelettronica, della plasmonica e della fotonica, realizzando per dispositivi a base di Si per l’emissione di luce attraverso la nanostrutturazione del materiale (nanocristalli o nanofili di silicio) e l’utilizzo di terre rare (Er, Eu, Y o sistemi compositi).

 

Energia


Docenti: S. Battiato, E. Bruno, S. MirabellaF. Ruffino,  A. Terrasi
Lo sviluppo di materiali innovativi per gli scenari energetici del futuro riveste oggi un ruolo di primissimo piano per la transizione green. Tra le varie sfide per un progresso sostenibile vi sono certamente nuovi materiali che migliorino le performance della conversione luce-energia, materiali nanostrutturati che possano catalizzare l'elettrolisi dell'acqua e sistemi ibridi in grado di accumulare grandi quantità di energia in volumi piccolissimi. In tutti questi ambiti di ricerca, la fisica della materia permette una investigazione sempre originale e vincente per la comprensione approfondita delle proprietà strutturali ed elettroniche in gioco.

 

Sensoristica

Docenti: E. BrunoM.G. GrimaldiM. J. Lo FaroA. A. LeonardiS. Mirabella, P. MusumeciF. Priolo, F. Ruffino, A. Scandurra, F. Torrisi
La sensoristica riveste un ruolo essenziale in numerosi settori di interesse per Internet of Things, dalla domotica all’automotive, all’ingegneria biomedica al settore food e packaging o ancora all’agricoltura di precisione. La Fisica della materia contribuisce alla comprensione dei fenomeni microscopici alla base del meccanismo di rivelazione e svela le interazioni che accadono all’interfaccia tra il materiale sensibile e l’ambiente circostante. La lunga esperienza del gruppo nella fisica dei materiali e la consolidata esperienza nel controllare la loro morfologia e le loro dimensioni, ha permesso di sviluppare nanostrutture innovative applicate in semplici dispositivi dimostrativi molto performanti.