Logo UAB
2020/2021

Dispositius Nanoelectrònics

Codi: 43430 Crèdits: 6
Titulació Tipus Curs Semestre
4314939 Nanociència i Nanotecnologia Avançades / Advanced Nanoscience and Nanotechnology OT 0 1
La metodologia docent i l'avaluació proposades a la guia poden experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.

Professor/a de contacte

Nom:
Xavier Oriols Pladevall
Correu electrònic:
Xavier.Oriols@uab.cat

Utilització d'idiomes a l'assignatura

Llengua vehicular majoritària:
anglès (eng)

Equip docent

Xavier Oriols Pladevall
Jordi Suñé Tarruella
Pedro Carlos Feijoo Guerro
David Jiménez Jiménez
Enrique Alberto Miranda

Prerequisits

Es recomana tenir coneixements previs sobre dispositius electrònics.

Objectius

1) Adquirir una visió general sobre la situació actual de la nanoelectrònica a partir principalment del International Technology reoadmap for Semiconductors, incloent-hi les dificultats i reptes de recerca i les principals tendències evolutives.

2) Conèixer les principals tècniques de fabricació de dispositius, amb l'objectiu de establir un lligam amb les seves principal característiques d'operació.

3) Conèixer les principals metodologies de simulació dels dispositius nanoelectrònics i saber determinar quin mètode és més adequat a cada circumstància particular.

4) Entendre el funcionament dels principals dispositius nanoelectrònics , incloent dispositius per a lògica i per a memòria.

 

 

Competències

  • Analitzar críticament els principis de funcionament i les previsions de prestacions de dispositius electrònics operant en la nanoescala (especialitat Nanoelectrónica)
  • Analitzar les solucions i els beneficis que aporten els productes de la nanotecnologia, dins de la pròpia especialitat, i comprendre?n l?origen a un nivell fonamental
  • Dominar la terminologia científica i desenvolupar l'habilitat d'argumentar els resultats de la recerca en el context de la producció científica, per comprendre i interactuar eficaçment amb altres professionals.
  • Identificar i distingir les tècniques de síntesi, fabricació i manufactura de nanomaterials i nanodispositius propis de l?especialitat
  • Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit

Resultats d'aprenentatge

  1. Conèixer els fonaments de les tècniques de fabricació dels dispositius nanoelectrònics més rellevants.
  2. Descriure els principis de funcionament de dispositius emergents, així com els avantatges i les limitacions que tenen.
  3. Descriure els principis de funcionament dels principals dispositius lògics i de memòria actuals.
  4. Descriure l'estat actual de les tecnologies nanoelectròniques i les tendències d'evolució futura, d'acord amb l'International Technology Roadmap for Semiconductors.
  5. Dominar la terminologia científica i desenvolupar l'habilitat d'argumentar els resultats de la recerca en el context de la producció científica, per comprendre i interactuar eficaçment amb altres professionals.
  6. Escollir el mètode de simulació i modelatge més adequat per a un dispositiu nanoelectrònic, en funció de les característiques físiques i el principi de funcionament.
  7. Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit

Continguts

En general:

- Evolució històrica de la micro i nanoelectrónica. Estat actual de la tecnologia CMOS, reptes i alternatives en les fronteres de l'escalat dimensional.  International Technology Roadmap for Semiconductors.

- Tecnologia de fabricació de dispositius electrònics. Visió general de litografíes òptica, electrònica i  de sonda local, epitaxia de feixos moleculars, deposició química en fase vapor, deposición atómica de capas, deposición por láser pulsado, etc.

- Simulació i modelat multiescala del transport electrònic en dispositius nanoelectrònics.Simulació de primers principis. Models semiclàssics. Simulació Monte Carlo clàssica i quàntica. Model de transmisió de Landauer. Modelat compacte. Soroll en la escala mesoscòpica.

- Dispositius nanoelectrònics avançats per a  lògica i memòria.  Transistors avançats d'efecte de camp. Dispositius “beyond CMOS”. Memòries volàtils i no-volàtils. Dispositius iònics i magnètics per a memòries “storage-class”.

 En particular: 

 

Tema 1.- Nanoelectronic FET devices

1.1- MOS structure.

1.2- Long channel MOSFETs.

1.3- Short channel MOSFETs.

1.4- Scaling of MOSFETs

1.5- Design of MOSFETs.

1.6- More Moore nanoelectronic devices

 

Tema 2.- Fabrication technologies for nanoelectronic devices

2.1-  Crystal growth, doping and film deposition

2.2- Oxidation, etching and lithography

2.3- IC fabrication. Advanced device fabrication.

 

Tema 3.-   Physics and simulation of nanoelectronic devices

3.1- Overviewof simulation techniques and physical modelling

3.2- Thermodynamical and mechanical considerations

3.3- Landauer model: time-dependent and time independent models

3.4- Semi-Classical and quantum Monte Carlo simulation

3.5- Noise in nanoelectronic devices.

 

Tema 4.- Advanced nanoelectronic devices for logic and memory

4.1-  Beyond CMOS nanoelectronic devices.

4.2- Single electron devices and molecular electronics.

4.3- Electronic devices based on graphene and related materials.

4.4- Storage Class memories (FeRAM,MRAM,RRAM,,....).

4.5- Memristors and Memristive Devices.

Metodologia

Es combinaran les classes magistrals amdn la realització de treballs autònoms que inclouran la lectura de publicacions de recerca, la solució de problemes, la lectura crítica de documents i la simulació de dispositius.

Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes expositives 30 1,2
Lectura d'articles i altres documents científics 30 1,2
Presentacions orals 6 0,24 5
Treballs autònoms i preparació d'informes 65 2,6 5
Utilització d'eines de disseny assistit per ordinador 15 0,6

Avaluació

 

L’avaluació de l’assignatura consistirà en:

 

.- Examen a final de curs:  45% de la NOTA

 

.- Pràctiques de simulació: 25% de la NOTA

 

.- Problemes a resoldre: 15% de la NOTA

 

.- Lectura i treball de articles científics: 15% de la NOTA

 

S’han d’aprovar amb un mínim de 5 totes quatre parts. Per poder assistir a la recuperació, l’alumne ha hagut d’haver estat avaluat prèviament d’activitats d’avaluació continuada que equivalguin a 2/3 de la nota final.

 

 

Activitats d'avaluació

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Examen final 45 4 0,16 1, 2, 3, 4, 5, 6
Lectura de articles científics 10 0 0 1, 2, 3, 4, 5
Resolució de problemes 15 0 0 4, 5, 6, 7
Simulacio de dispositius 30 0 0 3, 5, 6, 7

Bibliografia

Campus virtual:    https://cv.uab.es/   

 

  Bibliografia Tema 1:

 Y. Taur and T. H. Ning, Fundamentals of Modern VLSI Devices, Cambridge University Press ,1998.

Simon M. SzeKwok K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, 3rd Edition, Wiley, 2006

 R.F. Pierret, Field effect devices (1990)  Dispositivos de efecto de campo (1994)

   Bibliografia Tema 2:

 Fundamentals of semiconductor fabrication. G. S. May and S. M. Sze. John Willey and Sons. 2004

   Bibliografia Tema 3:

Supriyo Datta, Quantum Transport: Atom to Transistor, 2nd Edition

Cambridge University Press, New York

M. Di Ventra, Electrical transport in Nanoscale Systems, Cambridge University Press, New York

D. K. Ferry, S. M. Goodnick anmd J. Bird, Transport in nanostructures, Cambrdigee University Press

J.M.Thijssen, Computational Physics, Cambridge University Press, New York

  Bibliografia Tema 4:

Rainer Waser Ed. Nanoelectronics and Information Technology. Editorial WILEY-VCH

Advances in non-volatile memory and storage technology, Woodhead Publishing Series and Optical Mateirals-Elsevier: 64, Ed. Y. Nishi, 2014

Memristor and memristive systems, R. Stanley Williams (auth.),Ronald Tetzlaff (eds.), Springer, 2014

   Recursos WEB

http://nanohub.org/

http://www.itrs.net/

   Bibliografía complementaria dispositivos electrònics:

MODULAR SERIES ON SOLID STATE DEVICES (Addison-Wesley)

R.F.Pierret, Semiconductor fundamentals (1988) / Fundamentos de semiconductores (1994)

Gerold W. Neudeck,. The PN Junction Diode (1989)  El diodo PN de unión (1993)

G.W.Neudeck, The Bipolar Junction Transistor (1989) / El transistor bipolar de unión (1994)

   Bibliografía complemtaria circuits electronics:

P. Horowitz and W. Hill The Art of Electronics,Cambridge Editorial Univ. Press (1989)

  Bibliografía complemtaria dispositius optoelectronics:

B.E.A. Salech and M.C. Theich Fundamentals of Photonics Editorial John Wiley & Sons