Impiantazione in diamante di ioni con energia di 75 keV per la creazione di strutture grafitiche

Nel corso dell'esperienza di tesi ho contribuito alla creazione di canali grafitici in diamante artificiale per litografia ionica. Inizialmente, bucando fogli di alluminio tramite laser di potenza, ho creato alcune maschere e un collimatore di cui poi ho misurato lunghezza e larghezza con un microscopio a spettroscopia elettronica. Successivamente ho contribuito ad irraggiare con il nuovo impiantatore ionico del dipartimento di fisica di Torino due diamanti artificiali con protoni e ioni carbonio , danneggiandone la struttura cristallina in aree circoscritte schermando le restanti parti dei diamanti con le maschere e il collimatore sopracitati. In seguito ho creato dei contatti in pasta di argento agli estremi delle strutture così create e, di queste ultime, ho studiato la caratteristica tensione-corrente in una camera IVT, ho misurato con il microscopio SEM la distanza tra i contatti in pasta di argento e ho calcolato la resistività a partire dalla resistenza ottenuta dalle caratteristiche IV e dalle grandezze geometriche del campione e ho confrontato quest'ultima con la resistività teorica della grafite. Dopo di che ho contribuito a scaldare per annealing termico i campioni analizzati e, in seguito, ho nuovamente creato dei contatti in pasta d'argento e ho studiato come descritto nel paragrafo precedente la caratteristica IV, da cui poi ho estrapolato la resistenza, che ho utilizzato per ricavare la resistività, che ho poi nuovamente confrontato con la resistività teorica della grafite. Successivamente ho forato il diamante, con la stessa sorgente di laser usata per creare le maschere, agli estremi dei canali studiati in quanto per la legge di Bethe-Block si è postulato che il range degli ioniutilizzati nella litografia ionica fosse tale da creare dei canali in profondità all'interno del diamante. Ho quindi creato dei contatti in pasta di argento nell'area in cui sono presenti i fori sopracitati e ho studiato per entrambi i diamanti la caratteristica IV dei canali contattando i capi del multimetro della camera IVT direttamente con i canali. In conclusione, si è dimostrato che in seguito alla loro creazione per litografia ionica i canali studiati mostrano un comportamento ohmico che mantengono anche dopo il processo di annealing termico, con la differenza sostanziale data dal fatto che i canali creati utilizzando ioni sono abbastanza superficiali da non richiedere la foratura mentre quelli creati mediante irraggiamento con fasci protonici hanno una profondità tale da rendere necessari i fori nello strato di diamante ad essi superiore. Inoltre la resistività ottenuta sperimentalmente è compatibile con quella teorica della grafite, dimostrando quindi che i canali creati per litografia ionica sono di grafite.