L'esperimento PARIDE nasce da una proposta della stessa
collaborazione che ha portato a termine il progetto GINT (2006-08) e
successivamente il progetto SinPhoNIA (2009-12), entrambi finanziati
dalla CSN 5. Durante questi sette anni complessivi di attivita' la
collaborazione ha sviluppato e messo a punto un nuovo tipo di rivelatore
di radiazione sensibile in un ampio range di lunghezze d'onda, dall'UV
all'IR, ottenuto facendo crescere un layer di nanotubi di carbonio su
substrati di silicio tramite processi CVD (Chemical Vapor Deposition).
In opportune condizioni tra nanotubi e silicio si crea una
eterogiunzione sensibile alla luce che rende il dispositivo simile a un
fotodiodo o a un fototransistor secondo le caratteristiche del substrato.
Le prestazioni del sensore cosi' ottenuto dipendono fortemente dalle
caratteristiche dei nanotubi per cui si possono ottenere rivelatori di
radiazione con elevata sensibilita' nell'UV (200 - 400 nm). Lo
strato di nanotubi puo' anche essere pixellato tramite
nano-microlitografia rendendo il rivelatore utilizzabile per
applicazioni di imaging ottico. E' in fase di preparazione la richiesta
di brevetto su questo nuovo tipo di giunzione silicio/nanotubi di
carbonio (Si-CNT) realizzata e studiata dalla collaborazione.
L'applicazione di nanotecnologie permette lo studio e la
caratterizzazione dei nanotubi di carbonio sui quali si basa il nuovo
rivelatore e promette per quest'ultimo applicazioni importanti sia come
MOSFET ottico sia come componente di nano-microelettronica. Studi in tal
senso sono stati appena iniziati con l'intento di verificare le
caratteristiche opto-elettroniche del dispositivo.
Attualmente la collaborazione SinPhoNIA sta completando le misure su nuovi substrati prodotti dalla FBK (Fondazione Bruno Kessler) di Trento con la quale l'INFN ha un accordo di collaborazione. L'esperienza della FBK in termini di rivelatori a silicio e di sviluppo di rivelatori SiPM si sta rivelando preziosa e consente di ottenere e studiare varie configurazioni nel tentativo di abbinare alla QE (Quantum Efficiency) intrinseca del dispositivo una giunzione amplificante per rendere il segnale direttamente misurabile senza dispositivi di amplificazione esterni. L'obiettivo finale dell'attivita' in corso e' quello di realizzare un rivelatore di singolo fotone in grado di competere con i SiPM in termini di efficienza quantica, area efficace, dark current, influenza della temperatura, dimensioni dei pixel e dell'area sensibile, etc.
Il rivelatore cosi' realizzato sta gia' attirando
l'attenzione dei ricercatori per la vastita' delle sue potenziali
applicazioni. Negli ultimi tre anni molti sono stati gli inviti a
conferenza che hanno permesso di confrontarsi con la comunita'
scientifica interessata e migliorare le ricerche grazie al confronto
costruttivo con molti gruppi stranieri. Solo ora si stanno pubblicando i
risultati definitivi in quanto si e' preferito arrivare prima a
comprendere i meccanismi di formazione della giunzione Si-CNT e avviare
le pratiche per la registrazione di un brevetto. A tale scopo contatti
sono in corso con la Commissione per il Trasferimento Tecnologico
dell'NFN.