Fabbricazione e caratterizzazione di sistemi microelettromeccanici basati su EuTiO3

Abstract

Il tirocinio è stato svolto presso il dipartimento di fisica (Università di Genova) e presso l'istituto SPIN del CNR: istituto specializzato in superconduttività, materiali e dispositivi innovativi. Il lavoro fa anche parte di OxiNems: un progetto europeo coordinato dal CNR. Da tempo il gruppo di ricerca si sta concentrando sulla possibilità di utilizzare diversi tipi di ossidi di elementi di transizione come parte funzionale di dispositivi elettronici innovativi. La tesi sarà focalizzata su questo argomento ed in particolare sulla caratterizzazione meccanica di microstrutture basate su film sottili di EuTiO3 depositati su un substrato di SrTiO3. L'obiettivo della tesi è lo studio delle proprietà dei film di ETO in base alla variazione di spessore e alla presenza o assenza di difetti come le vacanze di ossigeno. I campioni utilizzati per l'attività di tesi sono stati depositati tramite PLD (Pulsed Laser Deposition) e caratterizzati strutturalmente mediante diffrazione ai raggi X dall'Università di Chalmers. I campioni sono stati depositati con diversi spessori e pressioni di ossigeno. La caratterizzazione iniziale è stata poi da me completata con un AFM (Atomic Force Microscopy). Successivamente ho effettuato un'analisi magnetica utilizzando lo SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) e un'analisi ottica con l'Ellissometro. Ho fabbricato i dispositivi mediante litografia ottica. Una volta ottenute le strutture sospese, sono state analizzate con un Profilometro per determinarne lo strain, poi ho concluso con un'analisi meccanica in frequenza per estrarre il Modulo di Young specifico del materiale.

This internship was carried out at the department of physics (University of Genoa) and at the SPIN institute of CNR: an institute specializing in superconductivity, innovative materials and devices. The work is also part of OxiNems: a European project coordinated by the CNR. For some time the research group has been focusing on the possibility of using different types of transition element oxides as a functional part of innovative electronic devices. The thesis will be focused on this topic and in particular on the mechanical characterization of microstructures based on EuTiO3 thin films deposited on a SrTiO3 substrate. The goal of the thesis is the study of the properties of ETO films based on the variation in thickness and the presence or absence of defects such as oxygen vacancies. The samples used for the thesis activity were deposited via PLD (Pulsed Laser Deposition) and structurally characterized by X-Ray diffraction by the University of Chalmers. The samples were deposited with different thicknesses and oxygen pressures. The initial characterization was then completed by me with an AFM (Atomic Force Microscopy). Subsequently I carried out a magnetic analysis using SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) and an optical analysis with Elliptical Spectroscopy. I fabricated the devices by optical lithography. Once the suspended structures were obtained, I analyzed the structures with a Profilometer to determine their strain, and then I concluded with a mechanical frequency analysis to extract the specific Young's Modulus of the material.