Nell'ambito dei processi CVD, la variante Atomic Layer Deposition (ALD) si caratterizza per la capacità di sintetizzare nanostrutture e/o materiali nanodimensionati densi con accurato controllo del processo di deposizione al livello atomico. L’ALD, infatti, grazie alla deposizione di materiali attraverso singoli impulsi alternati di due distinti precursori gassosi intervallati da un purging mediante gas inerte, consente l’ottenimento di rivestimenti su superfici di varia natura e morfologia, garantendo un’eccellente uniformità di composizione chimica, elevato conformal-coverage e controllo dello spessore al livello atomico, anche su substrati di area elevata (favorendone così industrializzazione). L’ALD consente inoltre di operare in condizioni di basse ed intermedie temperature (da RT a circa 300°C) garantendo quindi anche la processabilità di materiali termolabili (sistemi ibridi organico-inorganico polifunzionali) e al contempo minimizzando indesiderati fenomeni di interdiffusione all’interfaccia film/substrato. Si presenta, pertanto, molto promettente per soddisfare la crescente domanda di materiali (mono- o multi-layer) ad alta specializzazione e/o polifunzionali per una vasta gamma di applicazioni, in particolare per rivestimenti a matrice ossidica.

La tecnica MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) è un processo chimico che consente la deposizione di materiali nanostrutturati mono- e multi-componenete grazie alla decomposizione chimica da fase vapore di uno o più precursori su un substrato caldo, con eliminazione dei sottoprodotti di reazione e di eventuale reagente indecomposto. E’ possibile operare sia in condizioni di bassa pressione sia a pressione atmosferica. La sua grande versatilità risiede nell’elevato numero di parametri sia fisici sia chimici che possono essere opportunamente variati al fine di ottenere materiali con specifiche proprietà composizionali, morfologiche e strutturali. La tecnica consente la deposizione di una vasta gamma di materiali in forma amorfa e cristallina, per applicazioni in numerosi settori tecnologicamente avanzati, che spaziano dall’energetica alla (foto)catalisi, dalla sensoristica al biomedicale, dall’elettronica al protettivo, decorativo etc.
Il laboratorio è dotato di tre differenti reattori che possono operare in diverse condizioni a seconda delle esigenze (pressione atmosferica, ridotta o adattabile a campioni di grandi dimensioni es 10x40 cm).

Si è sviluppato un reattore MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) a pareti fredde, operante a pressione ridotta, tale da consentire l'introduzione diretta in camera di reazione di precursori solidi, poco volatili e sensibili all'aria, mediante l'utilizzo di specifiche celle di evaporazione. Le celle sono munite di sistemi di controllo e di regolazione della quantità di precursore in camera in modo tale da poter operare in condizioni rigorose e riproducibili. L’impiego di un reattore a pareti fredde è tale da garantire una maggiore efficienza di conversione del precursore, in quanto le reazioni avvengono solamente sulla superficie del substrato (unico elemento riscaldato). Tale reattore consente l'ottenimento di materiali inorganici densi e compatti a matrice prevalentemente ossidica. La strumentazione può essere utilizzata anche in modalità PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), in cui si sfrutta l’attivazione dei precursori e dei substrati mediante l’impiego di un plasma per la realizzazione di deposizioni chimiche da fase vapore. Il processo fa uso di un plasma RF a 13.56 MHz freddo generato a basse pressioni. In tali condizioni si può operare a temperature sufficientemente basse da non danneggiare substrati termolabili (i.e. materie plastiche). E’ possibile inoltre depositare materiali di varia natura con elevate velocità di deposizione.

Il profilometro Tencor Alpha-Step viene utilizzato per la determinazione dello spessore di un deposito (ottenuto mediante tecniche di deposizione chimica) e la rugosità superficiale dello stesso. Grazie alla presenza di uno stilo elettromeccanico che si muove lateralmente lungo la superficie del campione e verticalmente in contatto con esso, è possibile rilevare le variazioni del profilo verticale. La deviazione rilevata dalla punta viene amplificata, visualizzata su uno schermo e quindi misurata.

Le proprietà idrofiliche-idrofobiche delle superfici dei materiali sono di estremo interesse in ambito tecnologico e concorrono alla definizione del loro campo applicativo.
ICMATE-CNR ha costruito un apparato per la determinazione della bagnabilità delle superfici attraverso la misura dell’angolo di contatto statico realizzato tra una goccia di liquido (tipicamente acqua) e la superficie stessa. Attraverso un’opportuna videocamera è possibile inoltre registrare l’evoluzione della goccia di liquido sulla superficie e valutare possibili cambiamenti delle caratteristiche di bagnabilità della superficie.