Alfredo RUBINO | Progetti

DESIGN E CARATTERIZZAZIONE DI DISPOSITIVI ELETTRONICI IN 4H-SIC E MATERIALI ORGANICI E SISTEMI CYBER-FISICI PER SMART SENSOR.

Nella fase iniziale l'attività di ricerca si concentrerà sullo studio mediante simulazioni numeriche di giunzioni p-n realizzate mediante impiantazione ionica su strati epitassiali in 4H-SiC, al fine di pervenire a modelli del funzionamento statico e dinamico delle strutture. Tali modelli porteranno in conto la dipendenza dai principali parametri fisici delle strutture, dalle geometrie e dalle caratteristiche del processo di fabbricazione.Contemporaneamente, si provvederà ad eseguire misure, anche al variare della temperatura, per caratterizzare il comportamento della giunzione alle elevate potenze.Successivamente si lavorerà alla integrazione della giunzione nella struttura del transistore BMFET e, con l'ausilio del simulatore, si provvederà allo sviluppo delle geometrie ottime per pervenire alle desiderate performance in termini di tensione di blocco e guadagno di corrente. Durante questa fase, utilizzando i risultati sperimentali della fase precedente, si procederà allo sviluppo di modelli analitici in grado di descrivere il comportamento dei dispositivi in funzione dei diversi parametri elettrici e geometrici, sia per il comportamento dinamico che per il comportamento switching. Tali modelli saranno utilizzati nella fase finale del progetto al fine di ricavare una descrizione compatta del dispositivo, cosicché esso possa essere efficacemente integrato nel simulatore circuitale SPICE e Verilog-A in modo che i dispositivi progettati possano essere simulati in apparati circuitali di tipo misto.I dispositivi organici saranno realizzati nella camera pulita, classe 100 presente nel laboratorio di Microelettronica dell'Università degli Studi di Salerno. I transistori organici realizzati avranno un'architettura top-contact e la struttura sarà formata dalla successione a strati substrato/gate/dielettrico/semiconduttore/source-drain. Lo strato dielettrico sarà realizzato con il polimero commerciale PVP (Poly-Vinil-Phenolo). Il semiconduttore è costituito da un film sottile di pentacene realizzato tramite la deposizione fisica da fase vapore (PVD). Per tutti i dispositivi viene utilizzato come substrato il vetro, per il contatto di gate l'ITO e per il source e il drain l'oro. Per ciascuna di queste strutture saranno realizzati più campioni con diversi fattori di forma e spessore dello strato attivo. Successivamente, su questi campioni saranno effettuate misure di corrente-tensione, ovvero misure delle caratteristiche di uscita e delle trans-caratteristiche e misure di capacità. Successivamente si progetterà una configurazione invertente sulla base delle analisi effettuate analizzando i parametri di maggiore interesse sia statici che dinamici.La restante parte dell'attività di ricerca si focalizzerà sull'ambito del design hardware di un sensore inerziale di nuova generazione capace di eseguire Intelligenza Artificiale con un budget di potenza minore 1 uW. L'attività sarà svolta parzialmente con il supporto dell'azienda STMicroelectronics (Advanced System Technology, Agrate B.) la quale ha, tra le altre, la priorità di sviluppare soluzioni per Internet-of-Thing (IoT), anche basate su intelligenza distribuita (fino a livello del sensore), artificiale, ultra low-power.In particolare, l'attività prevede lo sviluppo di reti neurali a ridotta computazione e memoria (binarie, ternarie) ma ad elevata accuratezza. Si vuole poi derivarne una implementazione hardware che ambisce a consumare meno di 1 uW con accelerometro funzionante a 16 Hz.