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3. LA CRESCITA DEI CRISTALLI IN ITALIA INTORNO AL 1970

3. LA CRESCITA DEI CRISTALLI IN ITALIA INTORNO AL 1970

A fronte dello stato di sviluppo raggiunto all’estero, la ricerca cristallogenetica in quanto tale e’ praticamente inesistente in Italia fino a circa il 1970. Sono solo riprodotte alcune tecniche di crescita con finalita’ di supporto ad altri tipi di ricerca. Le ricerche di G.Spezia [20] sulla crescita idrotermale per crescere cristalli di quarzo, condotte a Torino all’inizio del secolo scorso, non sembrano aver fatto scuola.
A livello accademico, subito dopo il 1960 presso l’Istituto di Chimica Generale e Inorganica di Roma, Marisa Scrocco e Mario Pagannone crescono, per raffreddamento controllato di soluzioni acquose, clorati e bromati di sodio per poter disporre di campioni cristallini per tarature ottiche.
Negli stessi anni, presso l’Istituto di Fisica di Milano nel gruppo di Roberto Fieschi, Mario Scalvini utilizza il metodo Kyropoulos per crescere da fuso cristalli di alogenuri alcalini per studi sui centri di colore e sui difetti indotti da radiazione. Tale attivita’ verra’ trasferita a Parma qualche anno dopo, quando Fieschi verra’ chiamato a ricoprire la cattedra di Struttura della Materia in questa sede. Nello stesso gruppo viene sperimentata da Maria Beltrami la crescita (naturalmente alle basse temperature) di monocristalli di argon da fase vapore, per gli studi che venivano condotti sugli effetti isotopici da Giovanni Boato a Genova. E sempre nel gruppo di Fieschi a Parma, Vincenzo Fano e Mario Scalvini inizieranno a crescere da fuso, con un metodo Bridgman, cristalli di semiconduttori composti IV-VI (PbSnTe) da utilizzarsi come rivelatori di radiazione infrarossa; e di ferriti, da soluzioni di ossidi e sali fusi (metodo del “flusso”) per applicazioni nella fisica del magnetismo, in particolare “dispositivi a microonde”. Piu’ o meno nello stesso periodo, nel gruppo di Pietrino Manca presso l’Istituto di Fisica di Cagliari, verra’ riprodotta la sintesi diretta di Frerichs [29] per crescere da fase vapore semiconduttori composti II-VI, in particolare CdS.
Negli anni 1965-67, presso l’Istituto di Fisica di Bari, nel gruppo di Andrea Levialdi, inizia un’attivita’ di crescita da fase vapore piuttosto ampia, finalizzata alla produzione di monocristalli semiconduttori, sia del gruppo II-VI (CdS, CdSe, CdTe) per applicazioni in rivelatori a fotoconduzione di interesse in astrofisica, che del gruppo III-VI (i cosidetti “lamellari”: GaS, GaSe, …) per applicazioni varie in fisica dello stato solido. In questa attivita’ di Bari sono stato direttamente coinvolto ed ho potuto familiarizzarmi con le principali tecniche da fase vapore (sintesi diretta, trasporto chimico (CVT) e altre) grazie soprattutto ad alcuni soggiorni all’estero: a Berlino nel 1966, nei laboratori del MAX-PLANK di Dahlem diretti da I.Broser; e a Ginevra nel 1967, presso i laboratori della CIANAMID di Cologny, diretti da Manni Mooser.
Con la chiamata di Levialdi a Parma, l’attivita’ di crescita da fase vapore, pur continuando a Bari (e piu’ tardi a Lecce) con Gino Rizzo (che sara’ poi rettore dell’Universita’ di Lecce) e Claudio Manfredotti (oggi ordinario di Fisica della Materia a Torino), si trasferira’ in larga parte, incluso lo scrivente, a Parma presso il locale Istituto di Fisica. Nel 1968 l’Istituto di Fisica di Parma si presenta, grazie alle diverse tecniche e competenze ivi confluite ed operanti, come il centro accademico piu’ importante nel settore della tecnologia di crescita. Non solo, ma si inizia a fare ricerca sulla crescita in quanto tale, ad esempio con lo sviluppo di modelli fluidodinamici del trasporto chimico in fase vapore e con indagini su come poter controllare e ridurre la densita’ di dislocazioni nei cristalli cresciuti da fuso. Questa molteplice attivita’ di crescita contribuira’ a promuovere a Parma, alcuni anni dopo, l’istituzione da parte del CNR del Laboratorio (piu’ tardi “Istituto”) di Materiali Speciali per Elettronica e Magnetismo (MASPEC, oggi IMEM) dove, tra l’altro, inizieranno interessanti collaborazioni con l’industria, tra cui, con l’Istituto Donegani di Novara, verra’ intrapresa una ricerca finalizzata a crescere, per la prima volta in Italia, monocristalli di arseniuro di gallio di grandi dimensioni (>1Kg) e con specifiche per applicazioni avanzate nella dispositivistica elettronica ed optoelettronica a stato solido. L’istituto MASPEC, grazie anche al supporto dell’Istituto Donegani, puo’ cosi’ dotarsi di impianti moderni, sia per la crescita da fuso (metodo LEC; Czochralski a incapsulamento liquido), sia per la tecnologia di “processing”. Parallelamente alla fondazione del MASPEC a Parma, il CNR istituira’ a Roma il Laboratorio di Elettronica a Stato Solido (LESS, piu’ tardi IESS e oggi IFN) dove verranno sviluppate anche attivita’ di crescita nel campo dei semiconduttori. Completano il quadro della tecnologia di crescita in Italia, in ambiente accademico e governativo, due ulteriori interessanti attivita’. La prima, a Roma, e’ promossa da Augusto Scacco presso l’Istituto di Fisica, dove cresce monocristalli di alogenuri di vari tipi sia da fuso (metodo Kyropoulos) che da soluzione. La seconda, a Ispra, dove presso i laboratori dell’EURATOM viene riprodotta una tecnica da fuso per crescere cristalli di niobato di litio per applicazioni in ottica non lineare.
Anche al di fuori delle Universita’ e dei laboratori governativi cominciano ad apparire, dopo il 1960, attivita’ di tecnologia di crescita presso laboratori sia privati che industriali. Purtroppo la documentazione al riguardo attualmente disponibile (in particolare l’archivio dell’allora AICC) non permette di dare un quadro completo di questa attivita’ prima, grosso modo, del 1975, sia per quanto riguarda i cristalli cresciuti e le tecniche utilizzate, sia per le finalita’ per cui questi cristalli venivano preparati. Sulla base delle limitate informazioni disponibili si puo’ comunque citare, per i laboratori privati, le attivita’ svolte al CISE (oggi CESI-RICERCHE) di Milano e allo CSELT di Torino. Per quanto riguarda il CISE sono in fase di avanzato sviluppo metodologie di crescita da fuso di metalli e leghe metalliche (A.Ascoli) e di semiconduttori, sia in forma di cristalli massivi (HgCdTe) che di strati epitassiali (GaAlAs/GaAs) (G.Fabri, G.Gasparrini). Presso lo CSELT, fondato a Torino nel 1964 come centro di ricerca del gruppo STET per operare nel campo delle telecomunicazioni, vengono sviluppate tecnologie di crescita soprattutto a supporto della preparazione di fotorivelatori e componenti per ottica integrata.
Tra le industrie, la MONTEDISON sta sviluppando tecnologie di crescita sia a Novara, presso l’Istituto Donegani, che a Merano, dove nel 1974 verra’ fondata la SMIEL (oggi MEMC) per la produzione industriale di monocristalli di silicio con i metodi Czochralski e float-zone. Altre attivita’ di tipo tecnologico sono documentabili presso la SGS-ATES di Agrate Brianza (oggi ST-Microelectronics), la SELENIA di Roma, l’Olivetti di Ivrea e la Carlo ERBA di Milano.
Questa, a grandi linee, e’ la situazione della crescita dei cristalli in Italia quando, come vedremo nel prossimo paragrafo, verra’ fondata l”Associazione Italiana per la Crescita dei Cristalli.