Dottorato in INGEGNERIA ELETTRICA, DEI MATERIALI E DELLE
NANOTECNOLOGIE

Titolo della tesi: Structural selection and phase engineering in NaNbO₃ thin films and free-standing membranes Epitaxial strain, Ca–Mn co-doping and film/membrane architecture for structural and functional tuning toward photocatalysis and multifunctional applications

Questa tesi esamina la selezione strutturale e il phase engineering in film sottili e membrane autoportanti di niobato di sodio, NaNbO₃ (NNO), ottenuti mediante pulsed laser deposition (PLD). Il lavoro considera il ruolo di strain epitassiale, spessore, co-drogaggio Ca–Mn e progettazione del layer sacrificale, combinando diffrazione a raggi X, reciprocal-space mapping, spettroscopia Raman, microscopia a forza atomica e misure elettriche. Nel sistema del niobato di sodio puro, l’evoluzione strutturale dipende congiuntamente da temperatura di deposizione, spessore e strain imposto dal substrato. Su NdGaO₃ a 600 °C il film cresce inizialmente nella fase ferroelettrica Q strained e passa poi alla fase antiferroelettrica P relaxed all’aumentare dello spessore. A temperature superiori a 700 °C, la fase ferroelettrica Q resta stabile fino a circa 45 nm su NdGaO₃ e fino a circa 125 nm su SrTiO₃; solo oltre compare la fase antiferroelettrica P relaxed. Per il composto co-drogato Ca₀.₂₅Na₀.₇₅Nb₀.₈₇₅Mn₀.₁₂₅O₃, i film mantengono crescita epitassiale single-oriented e, nell’intervallo esplorato, restano strutturalmente single-phase nelle scansioni XRD θ–2θ. Vista la particolare sensibilità dei film di niobato di sodio alle strutture sottostanti, la fabbricazione delle membrane dipende in modo decisivo dal layer sacrificale. Il passaggio da SAO a SC₂AO migliora la corrispondenza strutturale con NNO e la qualità della membrana dopo il rilascio. Nel complesso, la tesi mostra come selezione di fase, strain e layer sacrificale agiscano insieme nei film e nelle membrane di NNO puro e co-drogato.