Dispositivos Nanoelectrónicos
Código: 43430 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| 4314939 Nanociencia y Nanotecnología Avanzadas / Advanced Nanoscience and Nanotechnology | OT | 0 |
Contacto
- Nombre:
- Xavier Oriols Pladevall
- Correo electrónico:
- xavier.oriols@uab.cat
Equipo docente
- Xavier Oriols Pladevall
- Jorge Francisco Suñé Tarruella
- David Jimenez Jimenez
- Enrique Alberto Miranda Castellano
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Es conveniente tener conocimientos básicos sobre dispositivos electrónicos.
Objetivos y contextualización
1) Adquirir una visión general sobre la situación actual de la nanoelectrónica a partir principalmente del International Technology reoadmap for Semiconductors. Se incluye la comprensión de las principales barreras tecnológicas, los retos de investigación y las principales tendencias evolutivas.
2) Conocer las principales técnicas de fabricación de dispositivos, con el objetivo de establecer un nexo con sus principales caraterísticas de operación.
3) Conocer las principales metodologías de simulación dels dispositivos nanoelectrónicos y saber determinar cuál es el método más adecuado a cada circunstancia particular.
4) Entender el funcionamiento de los principales dispositivos nanoelectrónicos , incluyendo dispositivos para lógicas y memoria.
Competencias
- Analizar críticamente los principios de funcionamiento y las previsiones de prestaciones de dispositivos electrónicos operando en la nanoescala (especialidad Nanoelectrónica)
- Analizar las soluciones y beneficios que aportan los productos de la nanotecnología, dentro de su especialidad, y comprender su origen a nivel fundamental
- Dominar la terminología científica y desarrollar la habilidad de argumentar los resultados de la investigación en el contexto de la producción científica, para comprender e interactuar eficazmente con otros profesionales.
- Identificar y distinguir las técnicas de síntesis/fabricación/manufactura de nanomateriales y nanodispositivos propios de su especialidad
- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
Resultados de aprendizaje
- Conocer los fundamentos de las técnicas de fabricación de los dispositivos nanoelectrónicos más relevantes.
- Describir el estado actual de las tecnologías nanoelectrónicas y las tendencias de evolución futura, de acuerdo con el International Technology Roadmap for Semiconductors.
- Describir los principios de funcionamiento de dispositivos emergentes, así como sus principales ventajas y limitaciones.
- Describir los principios de funcionamiento de los principales dispositivos lógicos y de memoria actuales.
- Dominar la terminología científica y desarrollar la habilidad de argumentar los resultados de la investigación en el contexto de la producción científica, para comprender e interactuar eficazmente con otros profesionales.
- Escoger el método de simulación/modelado más adecuado para un dispositivo nanoelectrónico, en función de sus características físicas y su principio de funcionamiento.
- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
Contenido
En general:
o Evolución histórica de la tecnología micro y nanoelectrónica. Estado actual de la tecnología CMOS, retos y alternativas en las fronteras de su escalado dimensional. International Technology Roadmap for Semiconductors.
o Técnicas de fabricación de dispositivos. Visión general de litografías óptica, electrónica y por corrientes de sonda local, epitaxia de haz molecular, deposición de vapor química, deposición atómica de capas, deposición por láser pulsado, etc.
o Simulación y modelado multiescala del transporte electrónico en dispositivos nanoelectrónicos. Simulación de primeros principios. Modelos semiclásicos. Simulación Monte Carlo clásica y cuántica. Modelo de transmisión de Landauer. Modelado compacto. Ruido en la escala mesoscópica.
o Dispositivos nanoelectrónicos avanzados para lógica y almacenamiento. Transistores avanzados de efecto de campo. Dispositivos “beyond CMOS”. Memorias volátiles y no-volátiles. Dispositivos iónicos ymagnéticos para memorias “storage-class”.
En particular:
Tema 0.- Introduction: Nanoelectronic Devices Landscape
Tema 1.- Physics and simulation of nanoelectronic devices
1.1- Overview of simulation techniques and physical modelling
1.2- Thermodynamical and mechanical considerations
1.3- Landauer model: time-dependent and time independent models
1.4- Semi-Classical and quantum Monte Carlo simulation
1.5- Noise in nanoelectronic devices.
Tema 2.- Nanoelectronic FET devices
2.1- MOS structure.
2.2- Long channel MOSFETs.
2.3- Short channel MOSFETs.
2.4- Scaling of MOSFETs
2.5- Design of MOSFETs.
Tema 3.- Advanced nanoelectronicdevices for logic and memory
3.1- Storage Class memories (FeRAM,MRAM,RRAM,,....).
3.2- Memristors and Memristive Devices.
3.3- Neuromorphic circuits and artificial intelligence.
3.4- Graphene and other 2D material based devices.
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Lecciones expositivas | 30 | 1,2 | |
| Lectura de artículos y otros documentos científicos | 30 | 1,2 | |
| Presentaciones orales | 6 | 0,24 | 5 |
| Trabajos autònomos y preparación de informes | 65 | 2,6 | 5 |
| Utilización de herramientas de diseño asistido por ordenador | 15 | 0,6 |
Se combinarn lás clases magistrales con la realización de trabajos autónomos que incluirán la lectura de publicaciones de investigación, la solución de problemas, la lectura crítica de documentos del ITRS y la simulación de dispositivos.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Caracterizacion en el laboratory | 10 | 0 | 0 | 2, 3, 4, 1, 5 |
| Examen final | 45 | 4 | 0,16 | 6, 2, 3, 4, 1, 5 |
| Resolución de problemas | 15 | 0 | 0 | 6, 7, 2, 5 |
| Simulación de dispositivos | 30 | 0 | 0 | 6, 7, 4, 5 |
La evaluación de la asignatura consistirá en:
.- Examen final de curso: 45% de la NOTA
.- Prácticas de simulación: 30% de la NOTA
.- Problemas a resolver: 15% de la NOTA
.- Lectura y trabajo de artículos científicos: 10% de la NOTA
Se deben aprobar con un mínimo de 5 las cuatro partes. Para poder asistir a la recuperación, el alumno ha tenido que haber sido evaluado previamente de actividades de evaluación continua que equivalgan a 2/3 de la nota final.
Bibliografía
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. Sze, Kwok 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
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
Software
Se utilizarà el software BITLLES para la simulación de dispositivos (europe.uab.es/bitlles)
Lista de idiomas
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (PAULm) Prácticas de aula (máster) | 1 | Inglés | primer cuatrimestre | tarde |
| (TEm) Teoría (máster) | 1 | Inglés | primer cuatrimestre | tarde |