Francesco RUFFINO

Ricercatore
Ufficio: 262A-Dipartimento di Fisica ed Astronomia
Email: francesco.ruffino@ct.infn.it
Telefono: 0953785461
Sito web: nanostar.jimdo.com/
Orario di ricevimento: Lunedì e venerdì dalle 10:00 alle 12:00


ANNO ACCADEMICO 2019/2020

  • DIPARTIMENTO DI FISICA ED ASTRONOMIA
    Corso di laurea magistrale in Physics - 2 anno
    PHYSICS OF NANOSTRUCTURES

  • DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA ELETTRONICA E INFORMATICA
    Corso di laurea in Ingegneria informatica - 1 anno
    FISICA I Cp - I


ANNO ACCADEMICO 2018/2019


ANNO ACCADEMICO 2017/2018


ANNO ACCADEMICO 2016/2017


ANNO ACCADEMICO 2015/2016

Le attività svolte da Francesco Ruffino, sia durante la tesi di laurea (2003-2004), il triennio di Dottorato di Ricerca (2005-2008), che l’attività post-doc (assegno di ricerca, 2008-2012) hanno contribuito alla formazione di una competenza specialistica nel campo della realizzazione di materiali nanostrutturati basati su nanostrutture metalliche (oro, argento, palladio, siliciuro di titanio) in connessione a matrici e substrati sia isolanti (ossido di silicio) che semiconduttori (silicio, carburo di silicio) e alla loro caratterizzazione strutturale ed elettrica mediante l’utilizzo di avanzate tecniche di analisi microscopiche e macroscopiche.

Francesco Ruffino si è laureato nell’ aprile del 2004 con una tesi dal titolo “Proprietà di Trasporto Elettronico in Sistemi Mesoscopici”.Il lavoro sperimentale originale è consistito nello studio di tali proprietà (Coulomb blockade) in un sistema granulare costituito da grani metallici di TiSi2 in matrice di Si. Francesco Ruffino ha preparato tali campioni utilizzando la tecnica della deposizione fisica da fase vapore. In particolare sono stati depositati 10 strati di Si, ciascuno di spessore di 25nm, alternati a 10 strati di Ti, ciascuno di spessore di 1.7nm. Gli strati sono stati depositati con una rate di 0.04nm/s, a temeperatura ambiente ed alla pressione di 3´10-8 Torr e tale che il rapporto tra la concentrazione totale di Ti e Si depositato fosse del 6% (come indicato dalle analisi di spettrometria di ioni retrodiffusi alla Rutherford). Il campione così realizzato è stato poi soggetto ad un processo termico veloce a 600 °C-3min. in ambiente di Ar. In conseguenza ad esso il Ti ed il Si reagiscono formando delle nanoparticelle metalliche di TiSi2, nella fase cristallina C49 (come indicato da analisi di diffrazione di raggi X), immersi in una matrice di Si policristallino. Analogo fenomeno avviene per processi termici 600 °C 3h, 600 °C 3h+700 °C 30 min e 600 °C 3h+800 °C 30 min ma con la formazione di nanograni sempre più grandi e separati nonché con una variabile dispersione in dimensioni e distanze. Le distribuzioni delle dimensioni dei nanograni R, delle loro distanze s e delle relative dispersioni DR e Ds sono state ricavate da analisi TEM. Poi Francesco Ruffino ne ha studiato le proprietà elettriche di questi sistemi effettuando misure corrente-tensione al variare della temperatura (da criogenica a temperatura ambiente). Infine, lo sforzo fondamentale è consistito nel trovare, applicare ed adattare i modelli della fisica mesoscopica per l’interpretazione di detti dati sperimentali. 

Nel Giugno 2008 Francesco Ruffino ha ottenuto un contratto a progetto bimestrale per attività di collaborazione al fine della ricerca scientifica con il Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università degli Studi di Catania nell’ambito del progetto di ricerca “Caratterizzazione di materiali  nanocompositi” sotto la responsabilità della Prof.ssa Maria Grazia Grimaldi. Nell’ambito di questo progetto Francesco Ruffino ha continuato proficuamente le ricerche iniziate durante la tesi di laurea approfondendo l’effetto della temperatura sulle caratteristiche corrente-tensione in sistemi disordinati di grani metallici di TiSi2 in matrice di Si. Da un punto di vista teorico, in particolare, il suo sforzo è stato quello di determinare una correlazione tra i dati sperimentali ed il modello teorico di Mott-Hubbard riguardante la descrizione della struttura elettronica di solidi costituiti da atomi artificiali.

Francesco Ruffino ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienza Materiali presso l'Università di Catania nel Settembre 2008, discutendo una tesi dal titolo “Nanostructured Materials and Devices based on Metallic Nanoclusters”.

Il lavoro di ricerca di Francesco Ruffino è stato focalizzato sullo sviluppo di materiali nanostrutturati innovativi, e lo studio delle loro proprietà elettriche in connessione alle loro caratteristiche strutturali, in vista della fabbricazione di prototipi di dispositivi nanoelettronici.

     Tale linea di ricerca si inserisce nel campo di studi relativo alla ricerca di soluzioni alle problematiche connesse con lo “scaling-down” dei dispositivi microelettronici sino a dimensioni nanometriche.

     In particolare, come nanostrutture l’attenzione si è focalizzata sui nanograni metallici di Au e gli obiettivi posti sono stati:

  1. Fabbricare materiali nanostrutturati utilizzando nanograni di Au in connessione a matrici e substrati isolanti e semiconduttori tramite opportune tecniche di deposizione;
  2. Sviluppare tecniche per agire sui processi di auto-aggregazione dei nanograni metallici in modo da manipolarne le proprietà strutturali (es. dimensione);
  3. Sviluppare prototipi di dispositivi elettronici nanostrutturati;
  4. Utilizzare avanzate tecniche di analisi per studiare le proprietà strutturali dei suddetti sistemi (AFM, TEM, SEM, RBS);
  5. Utilizzare avanzate tecniche di analisi per studiare le proprietà elettriche dei suddetti sistemi (C-AFM);

Sviluppare nuovi modelli teorici o utilizzarne di già esistenti per spiegarne le proprietà strutturali ed elettriche, determinando in particolare la loro connessione (es. come le variazioni di proprietà strutturali si ripercuotono su quelle elettriche). 

Nel 2008-2012 Francesco Ruffino ha svolto con profitto l’attività prevista dall’assegno di ricerca sul programma “Caratterizzazione strutturale ed elettrica di nanograni in isolanti” presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Catania. Nell’ambito di questa attività di ricerca Francesco Ruffino ha continuato proficuamente le ricerche iniziate durante il periodo di dottorato di ricerca approfondendo gli studi sulla tipologia di sistemi nanostrutturati realizzati in quell’ambito (Au, TiSi2) e ampliando le stesse estendendo le competenze sulla caratterizzazione strutturale ed elettrica ad altri materiali (Pd e sistemi a bassa dimensionalità SiO2/Si/SiO2).