Silica-based materials for photonics and microelectronics

Presentazione sul tema: "Silica-based materials for photonics and microelectronics"— Transcript della presentazione:

1 Silica-based materials for photonics and microelectronics
Department of Materials Science University of Milano-Bicocca Silica-based materials for photonics and microelectronics INSTRUMENTS Laboratory of Inorganic/solgel synthesis Laboratory of spectroscopy optical absorption photoluminescence electroluminescence thermoluminescence radioluminescence micro-Raman scattering micro-InfraRed ATR spectroscopy refractive index and guided modes second-harmonic-generation impedance spectroscopy Laboratory of elemental analysis on solids LA-ICP-Mass Spectrometry X-ray Fluorescence PEOPLE Alberto Paleari staff (physicist) Anna Vedda staff (physicist) Norberto Chiodini staff (chemist) Roberto Lorenzi PhD student (material scientist) Mauro Fasoli post doc (physicist) Federico Moretti post doc (material scientist) Alessandro Lauria post doc (chemist)

2 SISTEMI NANOSTRUTTURATI PER LED UV A BASE VETROSA
Wavelength [nm] 300 400 500 600 700 100 200 Nanoparticelle cristalline di SnO2 In matrice amorfa di SiO2 1%Er 0.4%Er 0.1%Er 0.04%Er Energy-Transfer tra Nanoparticelle e ioni attivi Decadimento radiativo di eccitoni Appl. Phys. Lett. 89, (2006) Ultraviolet free-exciton light-emission in Er-passivated SnO2 nanocrystals in silica J. Nanopart. Res., 10, (2008) Erbium-induced blurring of the fractal surface of SnO2 nanocrystals grown in silica Phys. Rev. B, 79, , (2009) Confined diffusion of erbium excitations in SnO2 nanoparticles embedded in silica

3 MECCANISMI DI NONLINEARITA’ OTTICA IN SILICATI POLATI
Laser/Thermal poling Second-order Nonlinearity Modificazione strutturale Second Harmonic Generation Spettroscopia Raman confocale Nonlinear Absorption c(2)=3.9 pm/V LNL = 10 μm Nonlinear Refraction SPIE vol.6582 (2007) Second harmonic generation from bulk glassceramics containing laser-poled dielectric nanocrystals Appl. Phys. Lett. 84, 960, (2004) Cubic optical nonlinearity in nanostructured SnO2:SiO2 J. Non-Cryst.Sol , (2009) Electric field induced structural modification and 2nd order optical nonlinearity in potassium niobium silicates

4 Formazione di sistemi nano-compositi a partire da fenomeni di aggregazione in SiO2 drogata con terre rare Sviluppo di sistemi nano-strutturati per la realizzazione di nano-compositi Applicazioni: sensori di radiazioni in sistemi medicali (PET, TAC, radio-terapia), controlli industriali e di sicurezza, fisica delle alte energie (es. LHC) Sintesi via sol-gel di SiO2 contenente nano-fasi luminescenti di terre rare (Ce, Eu, Gd, Tb, Yb) Proprietà morfologiche (IR, m-Raman, SEM, TEM) e ottiche (assorbimento UV-Vis, radio-, termo- e foto-luminescenza) in funzione dei parametri di sintesi 100 nm N. Chiodini, M. Fasoli, A. Lauria, F. Moretti, A. Vedda Contatti:

5 Scintillatori ceramici o compositi basati su materiali contenenti Hafnio SrHfO3:M e Lu4Hf3O12:M (M= Ce, Pb, Bi) Campi d’applicazione: sensori di radiazioni X, g e particelle in campo medico (diagnostica e terapia) e nucleare. Obiettivi sintesi di polveri da acetati/citrati morfologia (SEM,TEM) e struttura cristallina (Raman, FTIR, XRD) proprietà ottiche (RL, PL, TSL) in funzione della composizione. realizzazione di ceramiche ottiche o di materiali compositi N. Chiodini, M. Fasoli, A. Lauria, F. Moretti, A. Vedda Contatti: 10mm

6 Sintesi di nanoparticelle di ossidi per ossidazione in fase gas di precursori organometallici.
Dalla letteratura è evidente come la funzionalità e più in generale le proprietà dei materiali nanostrutturati siano molto dipendenti dai processi di preparativa. Ciò era vero per i materiali macroscopici e lo è ancora di più per le nanostrutture. Questo fatto se da una parte permette maggiori possibilità applicative dall’altro rende più complesso condurre delle ricerche sui materiali stessi senza poter controllare direttamente la parte inerente la preparativa. Gli ossidi sin qui ottenuti sono HfO2 e Gd2O3. Nella foto la camera di reazione in vetro borosilicato inserita nel forno tubolare verticale per alla gestione delle temperature di reazione. Al di sotto del sistema camera-forno un secondo fornetto di evaporazione del precursore e l’apparato di controllo dei flussi di gas. Nella figura è mostrata una foto SEM delle particelle di HfO2 prodotte da fase gas. La foto HR-TEM mostra la struttura poco cristallizzata (a nano domini) di un grano sferico di HfO2

7 Standardizzazione e validazione di analisi su stato solido mediante spettrometria di massa ICP-MS Laser Ablation e micro XRF