• Graphene On Foil © 2016 IIT 4865
  • Lab © 2016 IIT 4866
  • Reactor © 2016 IIT 4867

La scoperta del grafene ha segnato l’inizio dello studio teorico e sperimentale di altri materiali bidimensionali (2D) come i Calcogenuri di Metalli di Transizione (TMDs) e il Nitruro di Boro esagonale (h-BN). Quando questi materiali 2D sono impilati verticalmente, quasi si giocasse alle costruzioni su scala atomica, vengono a formarsi le cosiddette eterostrutture di Van der Waals.

Ad oggi, possiamo iniziare a progettare dispositivi elettronici costituiti complessivamente da tre strati atomici di cui uno isolante (ad esempio l’h-BN), uno semiconduttivo (ad esempio un TMD) ed elettrodi a base grafene. L’implementazione di tali dispositivi, che poteva sembrare fantascienza fino a pochi anni fa, è realizzabile. Inoltre, le proprietà elettroniche, ottiche o magnetiche delle eterostrutture di Van der Waals nel loro complesso possono differenziarsi notevolmente da quelle dei loro singoli strati costituenti fornendo le basi per lo sviluppo di materiali innovativi.

Nei nostri laboratori utilizziamo la deposizione chimica da fase vapore (CVD) per sintetizzare materiali ed eterostrutture 2D ad alta cristallinità. Adottiamo tecniche di microscopia avanzata e di spettroscopia per studiare le loro proprietà fondamentali. Adattiamo le proprietà strutturali, elettroniche, ed ottiche di questi materiali stratificati, ideando ed implementando differenti funzionalizzazioni ed approcci di intercalazione. Il nostro obiettivo finale è quello di realizzare una nuova classe di dispositivi bidimensionali che siano flessibili e trasparenti.

Laboratori

I nostri laboratori sono equipaggiati con strumentazione allo stato dell’arte per la costruzione e caratterizzazione di materiali 2D.  Laboratorio di sintesi: 2 PE-CVD (BM, Aixtron) per la crescita del grafene (su metalli e su isolanti); 1 Forno (Lenton) per la sintesi di TMDs. Laboratorio di caratterizzazione: Spettroscopia Raman (InVia, Renishaw); microscopia a forza atomica (AFM+, Anasys); sistema per misure Hall (HMS-3000, Ecopia); microscopia ad effetto tunnel a bassa temperatura (Scienta Omicron). Accesso alle strumentazioni del laboratorio NEST: camera pulita ISO 7, microscopia elettronica a scansione, microscopia elettronica a trasmissione, laboratorio di chimica.

Collaborazioni

Within IIT:

M. Gemmi, CNI@NEST, Pisa –microscopia avanzata di eterostrutture

V. Pellegrini, IIT Genova, laboratori sul Grafene–integrazione su larga scala

M. Polini, IIT Genova, Teoria e Tecnologia dei Materiali 2D – plasmonica di sistemi 2D

R. Krahne, IIT Genova, optoelettronica –fotorivelatori ibridi

Nazionali ed internazionali:

U. Starke, Max Planck, Istituto di ricerca sullo stato solido (Germania) – spettroscopie di fotoemissione applicate in sistemi 2D

A Tredicucci, Università di Pisa (Italy) – Applicazioni THz