ingegnerizzazione di processi di deposizione chimica da fase vapore e da soluzione per materiali funzionali avanzati
ttualmente, l'ottimizzazione e il perfezionamento dei processi di produzione dei materiali stanno acquisendo un'importanza sempre maggiore nella continua ricerca di materiali innovativi e tecnologie all'avanguardia, in cui la micro e nanofabbricazione dei materiali costituisce la base per le innovazioni emergenti. Il principale obiettivo di questa tesi di dottorato è fornire un quadro per una comprensione fondamentale delle regole che guidano le interazioni tra precursori e materiali nei diversi processi di deposizione. Il progetto è incentrato sull'ingegnerizzazione dei processi di deposizione in fase vapore e in soluzione, come la deposizione chimica in fase vapore (MOCVD), la “spatial atomic layer deposition” (SALD) e la deposizione sol-gel. Le tecniche di deposizione in fase vapore, che offrono un controllo preciso sulla formazione di film sottili, contribuiscono allo sviluppo di film funzionali per la fabbricazione di dispositivi avanzati. I numerosi vantaggi di queste tecniche includono costi ridotti, versatilità nel ricoprimento di geometrie complesse, la capacità di creare sistemi chimicamente complessi e la facile scalabilità industriale. Al contrario, i metodi in soluzione, come il metodo sol-gel, forniscono un modo per creare nanostrutture complesse adatte a funzionalità specifiche. L'approccio sol-gel ha diversi vantaggi, in particolare la capacità di modificare la stechiometria dei precursori, il solvente e le condizioni di processo al fine di regolare la composizione del materiale, la porosità, l'area superficiale e altre caratteristiche. La presente tesi ha comportato un'analisi approfondita di una vasta gamma di classi di materiali, tra cui ossidi ternari piezoelettrici senza piombo (LiNbO3, K1-xNaxNbO3), ossidi binari di metalli di transizione (Cu2O, VO2), fluoruri ternari (BaMgF4, CsCaF3) e fluoruri binari alcalino-terrosi (BaF2, MgF2). Gli obiettivi principali erano migliorare la nostra comprensione delle interazioni tra precursori e materiali e identificare i metodi sintetici più efficienti per una varietà di materiali funzionali. Questo progetto è stato condotto seguendo una procedura rigorosa e organizzata, che includeva l'ottimizzazione accurata delle tecniche di deposizione di film sottili adattate a ciascuna categoria di materiali e l'indagine sulle possibili applicazioni. Sono stati esplorati con attenzione i parametri del processo cruciali in grado di influenzare la qualità del materiale, sottolineando la necessità di un controllo preciso e di un'ottimizzazione. Sono state impiegate varie tecniche di caratterizzazione per confermare la formazione materiale in studio. Queste metodologie includono analisi strutturali, come la diffrazione a raggi X (XRD) e la spettroscopia Raman, analisi compositive mediante tecniche come l'analisi a dispersione di energia a raggi X (EDX) e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), e indagini morfologiche con la microscopia elettronica a scansione a effetto di campo (FE-SEM). Inoltre, sono state impiegate tecniche specializzate per lo studio delle proprietà dei materiali che presentano funzionalità distinte.
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