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Studio mediante AFM della conducibilità elettrica locale in nanostrutture di ossidio di titanio

Informazioni tesi

  Autore: Antonio Zucca
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli studi di Genova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria elettronica
  Relatore: Ermanno Di Zitti
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 140

Prima di tutto occorre evidenziare l’obiettivo della tesi che è quindi la misura della caratteristica corrente-tensione (I-V) locale in nanostrutture di ossido di titanio prodotte mediante ossidazione anodica di intensità e durata variabile di una superficie di titanio tramite il microscopio (utilizzato in modalità I-AFM). Vengono in seguito analizzate le variazioni di resistenza nella superficie delle nanostrutture al fine di correlare la loro conducibilità con la morfologia ed i parametri di fabbricazione (altezza, volume, ecc).
Con il microscopio I-AFM si riesce non solo ad ottenere la topografia (tramite le forze di Wan Der Walls) ma anche un’ immagine relativa alla corrente circolante sul campione. In questa modalità di funzionamento occorre che la punta ma anche il campione siano entrambi conduttivi affinché possa scorrere una corrente fra essi in seguito all’applicazione di una tensione di polarizzazione. Si può quindi ottenere la caratteristica I/V (quindi si può calcolare anche la conduttanza) relativa alla superficie in esame.
Le misure eseguite hanno riguardato il titanio, il quale ci permette di osservare come cambia la corrente dopo l’ossidazione in alcune zone. Prima di tutto si è cercato in ogni modo di ottenere una corrente sul titanio non ossidato regolando opportunamente un set di parametri (quali guadagno, set-point, bias, scan rate, scan size); dopodiché sono state create sulla superficie del materiale delle nanostrutture attraverso l’ossidazione anodica locale mediante il microscopio in corrente. Questi punti ossidati (oppure nanostrutture di dimensioni nanometriche) si presentano come ‘montagnettè in cui le caratteristiche elettriche sono diverse rispetto alle zone vicine non ossidate. Quindi nei punti ossidati ci si aspetta una conduttanza minore in quanto la resistenza in quei punti è maggiore.
Successivamente si è cercato di capire come potesse variare la velocità di ossidazione in base alla tensione applicata ed alla sua rapidità di variazione. Ad ogni valore di Bias (segnale triangolare applicato) corrisponde una certa zona ossidata e questa area cambia se la tensione varia con una certa rapidità.

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S So om mm ma ar ri io o Università di Genova : Facoltà di Ingegneria Pagina 2 S SO OM MM MA AR RI IO O “ “S St tu ud di io o m me ed di ia an nt te e A AF FM M d de el ll la a c co on nd du uc ci ib bi il li it tà à e el le et tt tr ri ic ca a l lo oc ca al le e i in n n na an no os st tr ru ut tt tu ur re e” ” Prima di tutto occorre evidenziare l’obiettivo della tesi che è quindi la misura della caratteristica corrente-tensione (I-V) locale in nanostrutture di ossido di titanio prodotte mediante ossidazione anodica di intensità e durata variabile di una superficie di titanio tramite il microscopio (utilizzato in modalità I-AFM). Vengono in seguito analizzate le variazioni di resistenza nella superficie delle nanostrutture al fine di correlare la loro conducibilità con la morfologia ed i parametri di fabbricazione (altezza, volume, ecc). Con il microscopio I-AFM si riesce non solo ad ottenere la topografia (tramite le forze di Wan Der Walls) ma anche un’ immagine relativa alla corrente circolante sul campione. In questa modalità di funzionamento occorre che la punta ma anche il campione sia entrambi conduttivi affinché possa scorrere una corrente fra essi in seguito all’applicazione di una tensione di polarizzazione. Si può quindi ottenere la caratteristica I/V (quindi si può calcolare anche la conduttanza) relativa alla superficie in esame. Le misure eseguite hanno riguardato il titanio, il quale ci permette di osservare come cambia la corrente dopo l’ossidazione in alcune zone. Prima di tutto si e’ cercato in ogni modo di ottenere una corrente sul titanio non ossidato regolando opportunamente un set di parametri (quali guadagno, set-point, bias, scan rate, scan size); dopodiché sono state create sulla superficie del materiale delle nanostrutture attraverso l’ossidazione anodica locale mediante il microscopio in corrente. Questi punti ossidati (oppure nanostrutture di dimensioni nanometriche) si presentano come ‘montagnette’ in cui le caratteristiche elettriche sono diverse rispetto alle zone vicine non ossidate. Quindi nei punti ossidati ci si aspetta una conduttanza minore in quanto la resistenza in quei punti e’ maggiore. Successivamente si e’ cercato di capire come potesse variare la velocità di ossidazione in base alla tensione applicata ed alla sua rapidità di variazione. Ad ogni valore di Bias (segnale triangolare applicato) corrisponde una certa zona ossidata e questa area cambia se la tensione varia con una certa rapidità.

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Parole chiave

nanostrutture
titanio
microscopio a forza atomica
stm
ossidazione anodica
i-afm
sonda di scansione
scansione a effetto tunnel
spm

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