Descrizione del modulo "Nuovi Dispositivi di Silicio Oltre il CMOS Scaling (MD.P05.023.001)"

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  • Descrizione del modulo "Nuovi Dispositivi di Silicio Oltre il CMOS Scaling (MD.P05.023.001)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • La ricerca sarà volta allo studio dei meccanismi fisici di funzionamento di alcuni dispositivi innovativi. In particolare: CELLE FOTOVOLTAICHE: partendo da celle convenzionali di silicio e silicio amorfo idrogenato si studieranno architetture alternative utilizzando anche eterogiunzioni, strutture tandem, materiali organici, nanostrutture di silicio, e strutture per l'intrappolamento della luce in celle a film sottile basati su modi polaritonici di superficie e plasmoni. Verrà studiata l'applicazione di queste celle al problema del water splitting / elettrolisi per la produzione di solar fuels. DISPOSITIVI MOS. Studi affidabilistici sui dielettrici di gate in dispositivi MOS innovativi con nuovi materiali (semiconduttori III-V o SiC) o nuove architetture in Si. Studio su tecniche di analisi di calcoli renali basate su tecniche di spettroscopia ottica (Raman ed altro) MEMORIE NVM. Studi dei meccanismi fisici di operazione in memorie resistive switching. (literal)
Competenze
  • Le competenze sono nel settore della caratterizzazione elettrica ed ottica di dispositivi a semiconduttore, delle nanotecnologie per microelettronica. I programmi in corso richiedono competenze nel settore fisica dei dispositivi elettronici, della scienza dei materiali, dielettrici in MOS, strumentazione per misure su dispositivi. Le tecnologie adoperate nell'attività sono la tecnologia planare microelettronica, nell'ambito dell'istituto e in collaborazione con altri enti (STM, LETI, SEMATECH, IBM Research). Nel caso dello studio sui calcoli renali si intende avviare una collaborazione con l'Ospedale Vittorio Emanuele di Catania. Le tecniche di indagine sono essenzialmente misure elettriche ed ottiche in materiali e dispositivi a semiconduttore. Le attività suddette verranno effettuate da personale del CNR con l'ausilio di personale esterno ed in particolare con l'apporto delle seguenti persone: F. Principato (Prof UNI-PA), C. Pace (Prof UNI-CAL), F. Crupi (Prof UNI-CAL), A. Scuto, S. Pierro, L. Valenti (Borsisti CNR), R. Pagano (Assegnista CNR), descritte nell'elenco del personale esterno che partecipa alle attività dell'Istituto (literal)
Obiettivi
  • CELLE FOTOVOLTAICHE: ci si pone come obbiettivo la realizzazione di celle di silicio e di silicio amorfo idrogenato con efficienze di conversione maggiori o uguali al 20% e al 10%, rispettivamente, con architetture alternative basate su eterogiunzioni, strutture tandem, materiali organici, nanostrutture di silicio, e strutture per l'intrappolamento della luce in celle a film sottile basati su modi polaritonici di superficie e plasmoni. WATER SPLTTING: si vogliono realizzare dimostratori di semicelle e celle elettrolitiche per water splitting alimentate da celle solari di terza generazione (film sottile multi-giunzione o nanofili di silicio). DISPOSITIVI MOS. Studi affidabilistici sui dielettrici di gate in dispositivi MOS innovativi con nuovi materiali (SiC e III-V) o nuove architetture in Si. MEMORIE NVM. Studio di memorie resistive switching con l'obbiettivo di comprendere la struttura fisica del resistore nello stato a bassa resistenza. (literal)
Stato dell'arte
  • L'attività riguarda il fotovoltaico in silicio. Un aspetto che si vuole studiare riguarda l'uso della plasmonica per l'intrappolamento di luce in celle a film sottile un altro è l'uso di eterogiunzioni per ridurre le correnti parassite di giunzione. Esistono numerosi studi in letteratura in questi campo, l'idea base qui è studiare tecniche adatte allo scaling su grande area. Un altro aspetto è lo studio di queste celle per ottenere water splitting / elettrolisi per l'ottenimento di solar fuels. Per i MOS di potenza, per aumentare il BV e ridurre la Ron si stanno introducendo nuovi materiali (SiC e GaN) ad ampia gap, alta mobilità e velocità di saturazione. Queste innovazioni pongono notevoli problematiche affidabilistiche dei dielettrici di gate. Nei CMOS invece si vuole sfruttare l'alta mobilità dei portatori che si ha nei semiconduttori III-V (Es. InGaAs). Nel campo delle NVM embedded lo standard sono le strutture a floating gate di tipo split gate. In alternativa, si possono adoperare memorie tipo PCM con calcogenuri, con soluzioni embedded tipo back-end. Verranno investigati approcci della stessa classe riguardanti le memorie resistive switching. (literal)
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