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

DIAGNOSTICS OF BRAIN DISEASES VIA STEM CELLS

 01 luglio 2019 - ore 14:15

 

Cnr Nanotec Lecce

 

Realizzato nell'ambito delle attività del progetto "TecnoMed Puglia - Tecnopolo per la medicina di precisione", il meeting è dedicato allo studio delle malattie neurodegenerative: dai nuovi biomarcatori alle piu recenti modellizzazioni, per una migliore comprensione dei meccanismi di base e quindi per lo sviluppo di terapie sempre più ritagliate sul singolo paziente.

EIT RawMaterials Roadshow

21 giugno 2019 ore 09:00 – 15:00

   

Lecce, Aula Fermi Edificio Aldo Romano, Campus Ekotecne, Via Lecce-Monteroni

   

Farà tappa a Lecce il prossimo 21 giugno, presso l’Aula Fermi dell’edificio IBIL all’interno del Campus Ecotekne, l’EIT RawMaterials, la piattaforma per il sostegno all’innovazione finanziata dall’Istituto Europeo di Innovazione e Tecnologia (EIT).

   

L’EIT ha creato le cosiddette KIC – Knowledge Innovation Community, comunità che mirano alla promozione dell’innovazione e della formazione in Europa in settori cruciali, sostenendo l’imprenditorialità e favorendo il passaggio di nuove idee dalla fase di incubazione al mercato.

 

La EIT RawMaterials si impegna ad affrontare la sfida globale dell’approvvigionamento delle materie prime in Europa attraverso programmi e progetti che mirano allo sviluppo di tecnologia nell’intera catena di valore delle materie prime: dall’esplorazione delle risorse, all’industria mineraria, dai processi metallurgici alla sostituzione delle materie prime critiche o tossiche, dal riciclo dei materiali dei prodotti a fine vita sino alla progettazione di prodotti per l’economia circolare. Nell’ambito dei programmi di sviluppo a livello regionale, la EIT RawMaterials ha creato un Hub nella Regione Puglia coordinato da ENEA, al fine di incrementare il coinvolgimento degli ecosistemi locali nelle attività della KIC e del suo partenariato.

 

Il MedinHub avrà inoltre l’obiettivo di raggiungere nuove organizzazioni e promuovere la partecipazione delle industrie e delle PMI più innovative, nonché il coinvolgimento delle prestigiose università e centri di ricerca dell’area.

 

Link per la registrazione:

https://www.lyyti.in/EIT_RawMaterials_Roadshow__Lecce_9500

NanoInnovation 2019

Il Cnr Nanotec è tra i protagonisti di “NanoInnovation 2019", la manifestazione organizzata dall’Associazione italiana per la ricerca industriale (Airi) e dall’Associazione Nanoitaly, ospitata a Roma dall’11 al 14 giugno. Rivolta a ricercatori, imprenditori, industrie, enti di ricerca, NanoInnovation 2019 si propone come la più importante conferenza sulle nanotecnologie e le tecnologie abilitanti in Italia.

 

Il programma dettagliato dell’evento è disponibile al linkhttp://www.nanoinnovation2019.eu/

Tra i partecipanti del Cnr Nanotec:

- Clara Guido, “Non-viral gene delivery using polymeric NPs”;

- LucaLEUZZI, “Overview del progetto ATOM”;

- AlessiaCEDOLA, “La tomografia X e le sue applicazione: dai beni culturali all'industria elettronica”;

- FrancescoMATTEUCCI, “Nanodispositivi per il fotovoltaico integrato”;

- Giuseppe Valerio Bianco, “Chemical strategies to improve CVD graphene’s functionalities in technological applications”