Esperimenti

Microscopia elettronica ed ebl

Presso il CNR-INO di Brescia si studia la morfologia, la struttura cristallina e la composione chimica dei campioni nanostrutturati tramite tecniche di microscopia elettronica.
La microscopia elettronica a scansione (SEM) e in trasmissione (TEM) sono capaci di raggiungere risoluzione sub atomica e le tecniche associate di analisi e visualizzazione possono fornire informazioni strutturali e chimiche su scala atomica.
L’attività di ricerca è basata su un microscopio SEM ad alta risoluzione, in esercizio dal 2004 nel laboratorio SENSOR. Il SEM è equipaggiato per la rilevazione di elettroni trasmessi, consentendo l’imaging composizionale su scala nanometrica associata con microanalisi EDX semi-quantitativa.
Il SEM è stato dotato nel 2006 di due nanomanipolatori indipendenti piezo-elettrici per la manipolazione di nanowires e per la misurazione in-situ della conducibilità elettrica di campioni microscopici.
Le implementazioni più recenti del SEM sono il sistema di Litografia a Fascio Elettronico (EBL) e quello di tomografia elettronica. Quest’ultimo sfrutta l’integrazione della capacità di visualizzazione e ingrandimento del microscopio con l’algoritmo di ricostruzione tridimensionale della struttura reale dell’oggetto investigato.
Le misurazioni TEM sono effettuate in collaborazione con il CNR-IMM presso la sezione di Bologna.
Le tecniche convenzionali di visualizzazione (Alta Risoluzione, Contrasto di Diffrazione, Diffrazione Elettronica, Diffrazione con Nanosonda, Analisi EDX) sono usate per la caratterizzazione morfologica e microstrutturale dei campioni. Il TEM è inoltre equipaggiato con rilevatore High-Angle-Annular-Dark-Field (HAADF) e biprisma elettrostatico per le tecniche di contrasto Z e di olografia elettronica. HAADF consente la visualizzazione del reticolo cristallino e la individuazione di elementi dopanti e di impurità, inoltre l’olografia elettronica permette l’indagine della distribuzione spaziale dei dopanti elettricamente attivi e dell’effetto sulle proprietà elettriche delle nanostrutture.
Il sistema di litografia elettronica è utilizzato per la fabbricazione di dispositivi funzionali basati su singolo nanofilo semiconduttore. La risoluzione di questa tecnica di fabbricazione consente di sfruttare le caratteristiche elettriche specifiche dei nanofili semiconduttori. Al momento sono in fase di sviluppo i prototipi di dispositivi chemoresitivi e termoelettrici.

Immagine SEM di un dispositivo a singolo nanofilo fabbricato con EBL e testato con nanomanipolatori.