logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 096036 - PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING + FISICA DEI SISTEMI AMORFI E NANOCRISTALLINI [C.I.]
Docente Ossi Paolo Maria
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (402) INGEGNERIA FISICA* AZZZZ096038 - PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (424) INGEGNERIA NUCLEARE* AZZZZ096036 - PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING + FISICA DEI SISTEMI AMORFI E NANOCRISTALLINI [C.I.]
096038 - PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (426) MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY* AZZZZ096036 - PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING + FISICA DEI SISTEMI AMORFI E NANOCRISTALLINI [C.I.]
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (474) TELECOMMUNICATION ENGINEERING - INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI* AZZZZ089479 - PLASMAS IN SURFACE ENGINEERING
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (491) MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY - INGEGNERIA DEI MATERIALI E DELLE NANOTECNOLOGIE* AZZZZ096038 - PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING

Objectives and Contents

The Course aims at introducing the production, control and features of different types of cold plasmas obtained in different kinds of machines designed to deposit thin films and coatings.  Plasma features are then put in correlation with the characteristics of the synthesized films. Specific attention is devoted to film structure and microstructure, as well as to mechanical, chemical and transport (mainly thermal and optical) properties. Cost-benefit considerations of relevance to the advanced manufacturing industry are developed comparing to each other different plasma-assisted deposition techniques.

Topics

1. Basics: plasma definition and parameters; Debye’s length; sheaths; role of external magnetic (B) and electric (E) fields; dynamics of charged particles in non-uniform E and B fields; particle scattering; confinement; mirror effect

2. Plasma assisted physical vapour deposition (PAPVD) techniques

3. Plasma assisted chemical vapour deposition (PACVD) techniques

4. Physical mechanisms of sputtering; dc-sputtering, rf-sputtering, polarised sputtering, magnetron sputtering, unbalanced sputtering, closed field magnetron sputtering

5. Pulsed laser ablation – deposition: physics and technology

6. Deposition parameters vs microstructure evolution in thin films: comparison between plasma-assisted and non plasma-assisted techniques

7. Thermodynamic and kinetic models of film nucleation and growth

 

Guided tours at Labs and didactic experiments are scheduled.

 

Scheduled number of lectures : 40 - 45

Scheduled number of exercise lectures : 10 - 5

 

Lecture notes in English provided to students attending the lectures and available on request to registered students

 

Textbooks

 

  • U.S. Inan, M. Golkowski : Principles of Plasma Physics for Engineers and Scientists – Cambridge (2011)

 

  • M.Ohring : Materials Science of Thin Films – Academic Press (2002)

 

  • M. Pelliccione, T-Ming Liu: Evolution of thin film morphology – Springer (2008)

 

  • P.M. Ossi, Plasmi per Superfici – Polipress (2006)

 

 

FISICA DEI SISTEMI AMORFI E NANOCRISTALLINI

Obiettivi e contenuti

Il Corso introduce gli elementi principali della fisica di sistemi solidi disordinati strutturalmente a diverso livello, comprendenti amorfi, nanocristalli, quasicristalli, cluster e nanoparticelle. Vengono discusse le tecniche adottate per l’analisi strutturale di tali materiali disordinati, e la relazione struttura-proprietà per classi selezionate di materiali non cristallini. Attenzione viene data alle modalità per indurre la trasformazione cristallo-amorfo, e la sintesi di materiali bidimensionali nanostrutturati con particolare riguardo per l’irraggiamento con fasci di particelle, o fotoni energetici.

 

Argomenti

  1. ordine strutturale; regole di ordinamento; parametri d’ordine a lungo range; disordine cellulare e topologico; disordine e entropia; entropia di mescolamento; criteri di GFA (glass forming ability)
  2. meccanismi fisici fondamentali per la modificazione strutturale sotto irraggiamento con particelle energetiche: 
  • elettroni: RCS (replacement collision sequence)
  • ioni (regime elastico): cascata lineare e densa
  • analisi microscopica dell’evoluzione spazio-temporale di una cascata collisionale
  • stabilità di fase in metalli e ceramici irraggiati (regime elastico)
  • GFA in materiali irraggiati: criteri interpretativi e predittivi
  1. la transizione vetrosa; fenomenologia; vetri fragili e forti; teoria del volume libero
  2. tecniche di analisi del disordine strutturale:

         (a), elementi di teoria dello scattering; scattering da materiali disordinati;

         (b), spettroscopia X in assorbimento: EXAFS; XANES;

         (c), spettroscopie vibrazionali: assorbimento IR e scattering Raman

  1. (a), ordine a corto raggio (chimico, CSRO; topologico, TSRO); (b), ordine a medio raggio (MRO);
  2. cluster atomici: gas rari; metalli semplici; fullerene e fullerite
  3. materiali nanocristallini; struttura e ruolo delle interfaccia; nanovetri; sintesi mediante irraggiamento con fasci di fotoni energetici di film con nanostruttura controllata
  4. comportamento sotto irraggiamento di materiali nanocristallini e nanovetrosi
  5. quasicristalli: scoperta, definizione, reticoli aperiodici e quasi-periodici; quasicristalli reali; nano-quasicristalli; transizione quasicristallo-amorfo

 

Verrà svolta, discutendo la scelta con gli allievi, una fra le sezioni 4b e 4c, una fra le 5b e 7, una fra le 8 e 9.

 Sono previste visite guidate a Laboratori di ricerca.

 Sono previste 40-46 ore di lezione e 11-5 ore di esercitazione.

 Sonodisponibili note alle lezioni in inglese 

 

Bibliografia

K.E. Sickafus, E.A. Kotomin, B.P. Uberuaga, Radiation Effects in Solids, Springer, 2007 : sez. 2; 3; 4; 9

ISBN: 101-4020-5294-4

G.S. Was, Fundamentals of Radiation Materials Science, Springer, 2007

ISBN: 978-3-540-49471-3 : Sez. 2; 3; 4

.M. Ossi, Disordered Materials - An Introduction 2nd Ed., Springer, 2006

ISBN: 3-540-29609-3 : Sez. 1; 5; 6; 7; 8; 10

 

 

 


Note Sulla Modalità di valutazione

PLASMAS FOR SURFACE MICRO AND NANOSTRUCTURING

Oral discussion on the topics listed in the Course program and presented along the Lectures

 

FISICA DEI SISTEMI AMORFI E NANOCRISTALLINI

L’esame consiste in un colloquio (in Italiano, o in Inglese) su argomenti facenti capo al Programma del Corso e sviluppati nelle lezioni


Bibliografia

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
64.0
esercitazione
32.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua / Italiano / Inglese
schedaincarico v. 1.6.8 / 1.6.8
Area Servizi ICT
22/09/2021