Elettronica > Dispositivi elettronici


Focus

La linea di ricerca si concentra sulle tecnologie elettroniche emergenti, con attività in diversi campi: 1) memorie Flash non volatili, quale paradigma di dispositivi di memorie super scalate; 2) nano dispositivi a cambiamento di conducibilità indotte da transizioni locali di fase o modifiche chimiche, con l’obiettivo di approfondirne i meccanismi fisici così da migliorarne l’affidabilità e guidarne il progetto; 3) dispositivi a semiconduttori organici, con l’obiettivo di esplorarne le tecnologie di deposizione da fase liquida (ink-jet printing, spray coating ecc) per realizzare dispositivi optoelettronici su substrati plastici a temperature ambiente; 4) bio-dispositivi, in cui si mira a valutare le proprietà elettroniche delle bio-molecole attraverso la progettazione di strumentazione integrata su chip (instrument-on-chip) con prestazioni allo stato dell’arte.
La ricerca ha una forte natura applicativa e le attività sono in genere svolte in collaborazione con industrie leader e istituti di ricerca in tutto il mondo.




Fig. 1. Microelettrodi per misure elettriche in liquido di materiale biologico collegati al circuito integrato di elaborazione
Copyright © Ing. Giorgio Uccellini 2009
Fig. 2. Simulazione numerica del Cross-talk termico fra due celle di memoria PCM adiacenti
A. Redaelli et al., J. Appl. Phys., 103, 111101, 2008


Risultati principali della ricerca


Un modello numerico per la commutazione di conduzione e di soglia in memoria di cambiamento di fase (2007-2008)
Il gruppo ha sviluppato il primo modello analitico per la conduzione nello stato di reset (amorfo) dei dispositivi PCM e il primo modello numerico per la commutazione elettronica di soglia, che consente la transizione di fase e operazioni di selezione/deselezione nei dispositivi crossbar. Questi contributi sono considerati la spiegazione standard e il modello per la conduzione e commutazione PCM. I tre articoli che introducono gli esperimenti, la teoria e la modellazione di conduzione e commutazione in PCM hanno ricevuto oltre 200 citazioni da febbraio 2012.

Un modello numerico per la memoria di commutazione bipolare resistiva (2011)
Il gruppo ha sviluppato il primo modello numerico per bipolare RRAM basato sulla migrazione di ioni. Il modello tiene conto della cinetica di commutazione, della forma delle caratteristiche di commutazione in entrambe le polarità e delle caratteristiche di affidabilità. Il modello viene ora esteso a (1) dispositivi CBRAM, (2) strutture complesse per esempio interruttori connessi-antiparalleli e selettori a memoria di coppie, e (3) distribuzione di energia della migrazione di ioni, per tenere conto delle tendenze di scala osservate di tensione set / reset.

Effetti a singolo elettrone in memorie su scala nanometrica (2007-2011)
Il gruppo ha studiato le limitazioni alla affidabilità di memorie basate su carica provenienti da fluttuazioni di tensione di soglia a causa del rumore telegrafico casuale, la precisione di programmazione finale derivante dall'iniezione statistica di elettroni verso lo strato di stoccaggio, la distribuzione statistica dell'ampiezza e le costanti di tempo del rumore telegrafico casuale in MOSFET deca-nanometri. E’ stata perseguita anche l’applicazione alle memorie charge-trap, evidenziando i limiti della tecnologia per applicazioni di storage di massa.

Dispositivi optoelettronici a semiconduttori organici
La ricerca ha contribuito all'analisi del trasporto e dei fenomeni di interazione luce-materia nei semiconduttori organici. In particolare è stata affrontata la dipendenza della mobilità dalla densità di carica, dal campo elettrico e dalla sua correlazione con il peso molecolare del polimero. Inoltre è stata modellato e analizzato il fenomeno delle resistenze di contatto in transistor organici. A fronte di questi studi fondamentali, sono stati realizzati dispositivi fotorivelatori con efficienza fino al 15% sono stati sviluppati e testati per rilevamento indiretto a raggi X per indirizzare le applicazioni biomediche. Gli sforzi sono ora diretti alla messa a punto di una tecnologia a getto di inchiostro per la deposizione puntuale degli inchiostri funzionali su superfici plastiche al fine di realizzare pellicole per l’acquisizione di immagini.

Caratterizzazione elettrica di bio-molecole
Le proprietà di biomembrane supportate da singoli layer sono state studiate utilizzando AFM con risoluzione di attoFarad nelle immagini di capacità e risoluzione spaziale nanometrica. Le proprietà elettroniche di proteine trans-membraniche sono stati studiate (Progetto UE BOND) al fine di sfruttarle come rivelatori di odori. Una piattaforma per il monitoraggio delle cellule neuronali e la rilevazione elettrica del rilascio dei relativi neurotrasmettitori (EU-EXCELL) ha innescato lo sviluppo di circuiti specifici in grado di raggiungere risoluzione dell’ordine dello zeptoFarad nelle misure di spettroscopia di impedenza di bio-nano campioni.