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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
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