La linea di ricerca indirizza dispositivi e tecnologie elettroniche correnti ed emergenti, con attività in due campi principali:

1. Dispositivi e tecnologie nano-elettroniche per la memorizzazione di dati ad alta densità e per il calcolo in memoria: le memorie a stato solido giocano un ruolo sempre più importante nel mondo dell’elettronica, grazie non solo alla grande varietà di applicazioni che stanno nascendo dalla densità di memorizzazione senza precedenti messa a disposizione dalle tecnologie di nanoscala ma anche agli scenari di calcolo in memoria che si prospettano all’orizzonte. In questo contesto, le attività di ricerca sono principalmente focalizzate sullo studio sperimentale e numerico della fisica di base, dell’affidabilità e delle prestazioni di dispositivi nano-elettronici per la memorizzazione di dati ad alta densità e per il calcolo in memoria. Le memorie 3D-NAND Flash, NOR Flash, a cambiamento di fase (Phase-Change Memories - PCM), resistive (Resistive Random Access Memories - ReRAM), magnetoresistive (Magnetoresistive Random Access Memories - MRAM) e ferroelettriche sono solo le più importanti investigate nel laboratorio. Fra gli scopi più importanti della ricerca, vi è quello di comprendere la fenomenologia di base, le dipendenze e l’impatto sulla tecnologia della varietà di fenomeni fisici che hanno luogo nei dispositivi nano-elettronici a stato solido per la memorizzazione dei dati ad alta densità, esplorando anche la possibilità di utilizzare questi dispositivi per gli emergenti scenari di calcolo in memoria. Il lavoro è svolto in collaborazione con alcune delle più importanti aziende di semiconduttori nel mondo, fra cui Micron Technology Inc. e STMicroelectronics, o nel quadro di progetti di ricerca nazionali ed internazionali.
2. Dispositivi a semiconduttore organico: dispositivi basati su semiconduttori organici, con l’obiettivo di realizzare dispositivi e sistemi optoelettronici su substrati plastici con processi a basso budget termico tramite tecnologie di deposizione da fase liquida (ink-jet printing, spray coating ecc.) ad elevata scalabilità.

Dispositivi e tecnologie nano-elettroniche per la memorizzazione di dati ad alta densità e per il calcolo in memoria

Le attività svolte in questo campo stanno costantemente spingendo in avanti le frontiere della conoscenza sui dispositivi e le tecnologie nanoelettroniche, contribuendo ai trend di successo delle memorie a stato-solido ad alta densità di storage e promuovendo nuovi paradigmi di calcolo in memoria. I risultati ottenuti dalla linea di ricerca hanno gettato luce su molti aspetti legati all’affidabilità, alle prestazioni e alle prospettive dei dispositivi e delle tecnologie elettroniche allo stato dell’arte ed emergenti più rilevanti. Fra loro, è importante ricordare i risultati di rilevanza internazionale ottenuti nell’ambito della caratterizzazione sperimentale e della modellistica teorica del rumore di programmazione, del detrapping di carica e del rumore telegrafico nelle memorie Flash e dello switching resistivo, della ritenzione del dato e dell’endurance nelle memorie ReRAM e PCM. Inoltre, risultati di primo piano sono stati anche riportati in relazione alla possibilità di utilizzare delle matrici di memoria non-volatile come matrici sinaptiche in reti neurali artificiali o come elementi di calcolo in sistemi elettronici innovativi, veloci e a basso consumo di potenza.

Dispositivi optoelettronici basati su semiconduttori organici

La ricerca ha contribuito all'analisi del trasporto di carica e dei fenomeni di interazione luce-materia nei semiconduttori organici. Nel campo dei transistori polimerici è stata affrontata la correlazione fra mobilità, disordine energetico e peso molecolare; è stata modellizzato il fenomeno delle resistenze di contatto in transistori organici. E’ stata messa a punto una tecnica di incapsulamento basata su Atomic Layer Deposition di ossido di alluminio. Nel campo dei fotorivelatori è stata realizzata una architettura multistrato per la soppressione della corrente di buio. Sono stati progettati e realizzati dispositivi in grado di rivelare radiazione visibile e quella nel vicino infrarosso. Inoltre è stata esplorata la rivelazione indiretta di raggi X mirata ad applicazioni biomediche.
Sul fronte tecnologico gli sforzi sono ora diretti alla realizzazione di matrici di pixel tramite tecniche di stampa scalabili (quali ad esempio la stampa a getto d’inchiostro) allo scopo di realizzare sensori di immagini a larga area su superfici plastiche. Sul fronte modellistico, in collaborazione col Dip. di Matematica del Politecnico di Milano, è stata intrapresa un’attività per lo sviluppo di codici per la simulazione di dispositivi optoelettronici organici e di strategie per l’estrazione dei parametri di merito da misure sperimentali.