Diamond Based Devices

The aim of this research line is to study prototypes of advanced devices based on MWPECVD diamond films and on layers of sprayed nanodiamond particles. For each application the different and superior properties of the diamond are exploited.

UV Detector Based on MWPECVD Polycrystalline Diamond Films

Diamond properties for radiation detectors:

  1. high radiation resistance;
  2. good chemical inertness;
  3. wide radiation transparency;
  4. low dark current;
  5. wide bandgap EG=5.5 eV;
  6. high resistivity;
  7. high breakdown voltage;
  8. high carrier mobility.

 

For details see ref. [6]

Photocathodes

Diamond is an extremely interesting material for photoemission applications, due to its low electron affinity (EA). The EA of a surface is the barrier that hinders the electrons in the conduction band from escaping into vacuum. If diamond surface is hydrogenated, the EA becomes negative by shifting the vacuum level beneath the minimum of conduction band.

photocathodes1

Photocathodes based on MWPECVD polycrystalline diamond films

diamonduv-graph

Ref. [7,9,10]

Photocathodes based on sprayed nanodiamond (ND) particle layers

Ref. [1a,1,2,3,4]

Neutralizer Cathode

Neutralizer cathodes for ion sources in aerospace propulsions are proposed and tested for the good photo- and thermionic electron emission properties of NCD films grown on p-Si substrate.

The emissive properties of NCD are mainly influenced by the deposition temperature that affects the hydrogen incorporation, the grain shape and size.

The fraction volume of the grain boundaries varies the incorporated hydrogen and causes a modulation of the surface electron affinity. The NCD films with a buffer layer (BL) grown at the highest deposition temperature have shown the highest photo- and thermionic emission currents.

For details see ref.[5].

Dosimeters

Diamond based thermoluminescence dosimeter

Synthetic diamond has been proposed since it is produced at a cost cheaper than natural diamond, with tunable and reproducible properties and high purity. Very thin PCD films exhibit good linearity with dose

For details see ref. [8].

Facilities & Labs

Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (MWPECVD) @ Bari

People

Foto_GraziaCicala2Grazia

Cicala

CNR Senior Researcher

Olga De PascaleOlga

De Pascale

CNR Director Technologist

Giorgio_SenesiGiorgio

Senesi

CNR Researcher

?Luciano

Velardi

Associate PostDoc

Marianna_AmbricoMarianna

Ambrico

CNR Researcher

PaoloFrancesco_AmbricoPaolo Francesco

Ambrico

CNR Researcher

Viso_UomoAntonio

Valentini

Associate Resercher

Publications

  1. G. Cicala, A. Massaro, L. Velardi and G. S. Senesi, Morphological and Electrical characterization of Pillar-like structures in Nanodiamond Layers, IEEE Transactions on Nanotechnology,xxx, xxxx, (2016) ISSN:1536-125X; doi: 10.1109/TNANO.2016.2574949.
  2. L. Velardi, A. Valentini, G. Cicala, Highly efficient and stable ultraviolet photocathode based on nanodiamond particles, Appl. Phys. Lett. 108, 083503_1-5, (2016) ISSN:0003-9651; doi: 10.1063/1.4942648.
  3. G. Cicala, A. Massaro, L. Velardi, G.S. Senesi, G. Perna, D. Marzulli, D. Melisi, G. De Pascali, A. Valentini, V. Capozzi, Enhancement of surface electrical current on silicon via nanodiamond particles deposited by pulsed spray technique, Phys. Status Solidi A 212, 2862-2868 (2015) ISSN: 1862-6319; DOI 10.1002/pssa.201532080.
  4. G. Cicala, A. Massaro, L. Velardi, G. S. Senesi, A. Valentini Self-assembled pillar-like structures in nanodiamond layers by pulsed spray technique, ACS Appl. Mater. Interfaces 6 21101-21109 (2014) ISSN: 1944-8244; Doi:10.1021/am505974d.
  5. G. Cicala, V. Magaletti, A. Valentini, M.A. Nitti, A. Bellucci, D.M. Trucchi, Photo- and thermionic emission of MWPECVD nanocrystalline diamond films, Applied Surface Science 320 798–803 (2014) ISSN: 0169-4332; doi: 10.1016/j.apsusc.2014.09.075.
  6. M. F. Muscarella, D. Altamura, R. Brescia, M. Capitelli, G. Casamassima, T. Cassano, R. Celiberto, G. Cicala, D. Cornacchia, A. De Giacomo O. De Pascale, C. Favuzzi, G. Ferraro, P. Fusco, F. Gargano, N. Giglietto, F. Giordano, C. Gorse, S. Longo, F. Loparco, V. Magaletti, B. Marangelli, M.N. Mazziotta, D. Monèger, M.A. Nitti, A. Rainò, A. Romeo, G. Senesi, P. Spinelli, A. Valentini, L. Velardi, A comparative study on comb electrodes devices made of MWPECVD diamond films grown on p-doped and intrinsic silicon substrate, Diamond and Related Materials, 20, 1005-1009, (2011) ISSN: 0925-9635; doi: 10.1016/j.diamond.2011.05.018.
  7. G. Cicala, M. A. Nitti, A. Tinti, A. Valentini, A. Romeo, R. Brescia, P. Spinelli, M. Capitelli, Effect of Properties of MWPECVD Polycrystalline Diamond Films on Photoemissive Response, Diamond and Related Materials, 20, 1199-1203, (2011) ISSN: 0925-9635; doi: 10.1016/j.diamond.2011.06.014.
  8. G. Cicala, R. Brescia, M. Nitti, A. Romeo, M. Ambrico, L. Schiavulli, G. Perna, V.Capozzi, Thermoluminescent Response of Thin (< 2 μm) Polycrystalline Diamond Films Grown by Pulsed and Continuous Microwave Plasmas, Diamond and Related Materials 19, 470-473, (2010) ISSN: 0925-9635; doi: 10.1016/j.diamond.2009.12.006.
  9. M. A. Nitti, M. Colasuonno, E. Nappi, A. Valentini, F. Bénédic, G. Cicala, E. Milani, G. Prestopino, Performance analysis of poly- and nano-crystalline diamond based photocathodes, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 595, 131-135, (2008) ISSN: 0168-9002; doi: 10.1016/j.nima.2008.07.062.
  10. M. A. Nitti, E. Nappi, A. Valentini, F. Bénédic, P. Bruno, G. Cicala, Progress in the production of CsI and diamond thin film photocathodes, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 553, 157-164, (2005) ISSN: 0168-9002; doi: 10.1016/j.nima.2005.08.084.

Patents

1a. A. Valentini, D. Melisi, G. De Pascali, G. Cicala, L. Velardi, A. Massaro, High-efficiency nanodiamond-based ultraviolet photocathodes, 2016 (Patent n. WO 2017/051318). 

ABSTRACT

Method for the production of high efficiency photocathodes for ultraviolet based on nanodiamonds, comprising providing a support (10; 20, 21) capable of conducting electrons, and producing a photosensitive layer of nanodiamonds (30) on the support (10; 20, 21).

Production of the photosensitive layer includes providing nanodiamond particles in the form of powder, hydrogenating the nanoparticles in a H2 plasma, preparing a dispersion of the hydrogenated particles in a solvent, and spraying the dispersion onto the support and waiting for the solvent to evaporate from the support, the spray and waiting cycle being repeated several times in order to obtain a continuous photosensitive layer.

Project

Development of a diamond film detector for ultraviolet radiation, Progetto Strategico ATS PS_136 of Regione Puglia, Italy (2007-2010), Progetto Strategico ATS PS_136 della Regione Puglia, Italy (2007-2010)

HALL: Sistema di propulsione al plasma per la crescita dell’industria aerospaziale pugliese, Progetto Partenariati Regionali per l’Innovazione, ATS: HALL HXGY200, della Regione Puglia, Italy (2012-2014)

APULIA SPACE: Esperti nell’uso di tecnologia abilitanti nel settore dello spazio, Progetto PON03PE_00067_6, Italy (2014-2016).

Latest News

Loretta del Mercato, si aggiudica l'ERC STARTING GRANT 2017

Loretta del Mercato, si aggiudica  l'ERC STARTING GRANT 2017

uno dei bandi più competitivi a livello europeo.

Lecce, 6 settembre 2017 

Lo European Research Council, che promuove la ricerca di eccellenza in Europa, nei giorni scorsi ha reso noti i nomi dei 406 vincitori della selezione ERC STARTING GRANT 2017, il bando tra i più competitivi a livello internazionale.

Su 3085 progetti presentati, 406 i progetti selezionati a cui sono stati destinati i 605 i milioni di euro di investimento. 48 le nazioni di provenienza dei ricercatori, soltanto 17 gli Italiani che condurranno le loro ricerche nel nostro paese, tra cui Loretta del Mercato, ricercatrice dell'Istituto di Nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Lecce.

Un importante riconoscimento alla ricerca nel settore della medicina di precisione condotta presso il CNR NANOTEC, un indiscusso premio al talento della giovane ricercatrice che, a 38 anni e un contratto a tempo determinato, sarà a capo del progetto "Sensing cell-cell interaction heterogeneity in 3D tumor models: towards precision medicine – INTERCELLMED".

Il progetto, il cui obiettivo è affrontare uno dei problemi più spinosi della ricerca sul cancro, ovvero la difficoltà nel trasformare i risultati delle ricerche scientifiche in applicazioni cliniche per i pazienti e che vedrà coinvolto l'Istituto tumori "Giovanni Paolo II" di Bari, si propone di sviluppare nuovi modelli in vitro 3D di tumore del pancreas, alternativi ai modelli animali, ingegnerizzati con un set di sensori nanotecnologici che consentiranno di monitorare le interazioni delle cellule tumorali con il loro micorambiente, verificare l'appropriatezza delle terapie prima della somministrazione ai pazienti oncologici e quindi prevedere la risposta dei singoli pazienti ad una o più terapie antitumorali.

La realizzazione di queste piattaforme 3D multifunzionali consentirà di superare le evidenti differenze intercorrenti tra "modelli animali" ed esseri umani fornendo dati attendibili ed in tempi più rapidi rispetto ai dati ottenuti tramite lunghi e costosi procedimenti di sperimentazione sugli animali. Le tecnologie e i modelli sviluppati saranno estesi anche ad altre forme di tumori solidi nonché impiegati per studi nell'ambito della ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa.

Rassegna stampa e Video

Zeiss Microscopy Technology and Complete Correlative Workflow

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Zeiss Microscopy Technology and Complete Correlative Workflow

Lecce, Italy, 2017 Wednesday July 19th 

CNR NANOTEC @ Lecce, Aula Seminari – pal. G, Piano Terra

Program - PDF

Zeiss, as microscopy technology leader, provides the unique complete imaging solution ranging from light, confocal, electron, ion and Xray modalities with a complete and straightforward correlative workflow. An overview of different technologies will be presented with a special focus on X-Rray microscopy.

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MCS 2017

International Workshop on Micropropulsion and CubeSats

Bari, Italy, 26 - 27 June 2017

Program - MSC2017

This narrow-field, invited-only meeting is the first attempt to bring together the Materials and Micropropulsion communities with a view to contribute to the development of the Global Materials and Micropropulsion Roadmap, and set such meetings to a regular basis.