Sviluppo di film nanostrutturati di rodio per la fabbricazione di specchi diagnostici per sistemi a fusione nucleare

In questa tesi viene studiata la deposizione a laser pulsato (PLD) quale tecnica di produzione per superfici nanostrutturate in rodio con la funzione di specchi per diagnostica del plasma in sistemi a fusione nucleare. Il principale vantaggio è la possibilità offerta da questa tecnica nel controllare finemente struttura, morfologia e quindi le proprietà fisiche di interesse dei film prodotti. La particolare funzione di queste superfici si traduce nella necessità di depositare film spessi (1-5 micrometri) e ad elevata planarità su superfici nell’ordine di almeno alcuni centimetri quadri. È stato studiato in maniera dettagliata l’effetto della pressione sulla struttura e sull’adesione del film, dapprima su Si a carattere esplorativo, poi su Mo, substrato di reale impiego per specchi. L’analisi svolta ha permesso di identificare possibili strategie con cui depositare film spessi. La necessità di produrre film con la planarità e l’estensione richieste, è stata affrontata identificando nella movimentazione del substrato una possibile strategia di deposizione. Le deposizioni svolte su Mo, data la difficoltà a caratterizzare i film prodotti, hanno richiesto lo sviluppo di una tecnica di misura degli spessori e valutazione della planarità mediante EDXS. Sono stati inoltre indagati gli effetti indotti dalla temperatura nel film, fondamentali dal momento che durante il suo funzionamento uno specchio raggiunge temperature nettamente superiori rispetto a quella ambiente. Lo studio di questi effetti è stato svolto mediante annealing a 200°C (4 ore) dei campioni prodotti e loro successiva caratterizzazione. La deposizione su un substrato scaldato può essere vantaggiosa nel controllare i mutamenti indotti dal riscaldamento del film; per questo motivo sono state eseguite e caratterizzate una serie di deposizioni con il substrato scaldato a 200°C. Alcuni campioni sono stati sottoposti ad un annealing ulteriore, alla temperatura di 400°C, per valutare le conseguenze dei processi di ricristallizzazione. Da ultimo è stata anche studiata la presenza sul film di droplets, problematica tipica della PLD e potenzialmente molto dannosa per la riflettività