Fisica dei semiconduttori

Presentazione agli studenti di proposte per tesi

Ferrara 14 novembre 2011

Il gruppo

Prof. Vincenzo Guidi

Dr. Cesare Malagù, Dr. Donato Vincenzi,

Dr. Alessio Giberti, Dr. Antonio Parretta, Dr. Cristina Carotta

Stefano Baricordi, Dr. Andrea Mazzolari

Enrico Bagli, Riccardo Camattari, Federico Gualdi, Ilaria Neri, Matteo Pasquini, Luana Pozzetti,

Laura Bandiera, Valerio Bellucci, Giovanni Zamboni, Calabrese

Settori di ricerca

Studio di effetti coerenti in cristalli per la fisica degli acceleratori (GeV-TeV)Studio e realizzazione di cristalli curvi per ottiche di raggi X (keV-MeV)Fotovoltaico a concentrazione (eV)Sensoristica di gas a semiconduttore (meV)Ottica applicata

“Interazioni coerenti in cristalli e loro applicazioni”

Vincenzo Guidi

Esperimento UA9 – CERNEsperimento COHERENT – CERN

Channeling

Il channeling è il moto confinato delle particelle fra piani adiacenti (channeling planare) o attorno a filari atomici (channeling assiale)

Il channeling si verifica quando l’inclinazione della particella è piccola rispetto ai piani o ai filari

λ

Le particelle che entrano in un cristallo curvo vengono

guidate e deflesse

Collimazione in LHC

Collimazioneassistita da materiale amorfo

Collimazione assistita da un

cristallo

Produzione Campioni

Deposizione Si3N4

Fotolitografia

Etching chimico

Produzione Campioni

Le strip e le multistrip testate negli esperimenti sono prodotte mediante

etching chimico anisotropo, per minimizzare il danno sulle superfici dei

campioni(Tesi Baricordi) (Tesi Mazzolari)

Produzione Campioni

Multistrip

Membrane

Strip

Analisi dati e simulazione

Radiazione emessain fenomeni di interazione coerente

(tesi Bandiera) (tesi Sala)

Lente cristallina multilayer

Caratterizzazione campioni

HRXRD

WLI

LNL

AN2000 & CN

Esperimenti alle alte energie

qTelescopio con rivelatori 1.92x1.92 cm2

qRisoluzione spaziale 5 µm

Positive: protoni

400 GeV/c

Linea H8

Negative: µ-, π- , K-

150 GeV/c

Linea H4

Linea H8 – SPS -CERN

Linea H4 – SPS -CERN

Analisi Dati Sperimentali

Fenomeni di interazione coerentecon particelle negative

Riflessione di volume multiplain una serie di cristalli

(Multistrip)

(tesi Bagli) (tesi Vecchi)

The UA9 experiment

Cristalli installati nell’SPS (CERN)

Ottica Raggi X - diffrazione

E’ possibile focalizzare raggi X e γ tramite diffrazione di bragg con cristalli opportunamente curvati.

La curvatura serve per aumentare l’efficienza di diffrazione.

2d cos(θ) = nλ

Lente di Laue

Fare clic per modificare stili del testo dello schema– Secondo livello– Terzo livello

• Quarto livello– Quinto livello

• Realizzazione di un telescopio, per missioni spaziali, in grado di focalizzare raggi x e γ

• I cristalli sono arrangiati in anelli concentrici per diffrangere e focalizzare la radiazione in geometria di LAUE.

• Per queste applicazioni vengono normalmente utilizzati i cristalli Mosaico.

I cristalli curvi permettono di focalizzare e concentrare fotoni altamente energetici ad elevata efficienza,

incrementando inoltre la banda passante.

Lente di Laue Motivazioni scientifiche

Fare clic per modificare stili del testo dello schema– Secondo livello– Terzo livello

• Quarto livello– Quinto livello

Supernova Tipo 1-A

Studio della linea a 847 keV, emessa dal decadimento della catena del 56Ni, che è largamente prodotto durante il processo esplosivo.

ü Sorgenti di positroni nella galassiaüSupernova 1-Aü Materia Oscura?

Annichilazione elettrone-positroneLinea 511 keV

Medicina Nucleare

Focalizzazione di raggi x (140,6 keV), emessi dal

decadimento del tecnezio, tipicamente usato come

tracciante radioattivo per la diagnosi di alcune patologie tumorali.

Risoluzione = 1 mm

Produzione campioni

I cristalli vengono prodotti presso i Laboratori di Sensori e Semiconduttori

(tesi Debenassuti)

z

x

y

θ

Caratterizzazione campioni

I campioni prodotti vengono caratterizzati presso i Laboratori di Sensori e Semiconduttori.

Microscopio interferometrico, risoluzione verticale = 1 nm!

Caratterizzazione campioni

I campioni prodotti vengono caratterizzati presso la Camera Bianca.

Diffrattometro – HRXRDRisoluzione 10 secondi d’arco!

Stage al Sincrotrone

Periodo di ricerca presso il Sincrotrone di Grenoble (Francia) presso l’ESRF

2 0 1 0 0 1 0 2 00 . 0

0 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

1 . 0

Co

nteg

gi norm

alizza

tiSecondi d’arco

Rosso = fascio trasmessoBlu = fascio diffratto

Esperimenti del maggio 2010. Efficienza = 95%.

Articolo - High efficiency diffraction for hard X and gamma photons in Silicon crystals bent by indentations