Institute for microelectronics and microsystems (IMM)

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  • Institute for microelectronics and microsystems (IMM) (literal)
  • Istituto per la microelettronica e microsistemi (IMM) (literal)
Comment
  • L'Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (IMM), è impegnato nello sviluppo di soluzioni innovative per la micro- e nanoelettronica (materiali e processi per la tecnologia CMOS sub-32 nm e delle memorie non volatili; materiali, processi e dispositivi per l’elettronica di potenza; elettronica su larga area e su substrati plastici; nuove applicazioni fotovoltaiche, …), per la tecnologia sensoristica, l’optoelettronica e per la microfluidica. L’attività di ricerca copre aspetti scientifici di base (proprietà di materiali e sviluppo di processi innovativi) e aspetti tecnologici (realizzazione di dispositivi prototipo e trasferimento dei risultati tramite collaborazioni con industrie del settore di riferimento). Grazie alla partecipazione a numerosi progetti europei, l’IMM vanta collaborazioni con molti organismi internazionali pubblici di ricerca come il Laboratoire d'Electronique de Technologie et d'Instrumentation (LETI), lo Interuniversity MicroElectronics Center (IMEC), l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), il Centro Nacional de Microelecrónica (CNM), e con diverse industrie top-level del settore dei semiconduttori come STMicroelectronics (ST), Numonyx, Philips, SILVACO, AMD, Tower Semiconductor, Siemens, ecc., e con molte altre imprese interessate alle applicazioni delle micro e nanotecnologie come Alenia Aeronautica, Alenia Aermacchi, Carlo Gavazzi Space, ecc. Anche se l’interazione con l’Impresa comporta per l’Istituto una certa attenzione verso aspetti applicativi essa non prelude, anzi favorisce, lo sviluppo di attività scientifiche di carattere piú fondamentale. In un campo fortemente competitivo come quello della microelettronica è, infatti, indispensabile affrontare temi i cui possibili risultati applicativi coprono un orizzonte temporale molto ampio. L'Istituto, pertanto, mantiene un interesse adeguato verso temi di ricerca di base (nuovi processi, nuovi materiali e relative proprietà) e campi tecnologici emergenti come le nanotecnologie che aprono interessanti prospettive anche per applicazioni non necessariamente elettroniche. (literal)
  • IMM is presently carrying out twenty different work packages of the project “Microelectronics, Sensors and Microsystems” coordinated by the “Materials and Devices” Department of CNR. The research activity is focused on innovative solutions for microelectronics (materials and processing for sub-32 nm CMOS and non volatile memory technologies; materials, processes and devices for advanced power electronics; large area and plastic-based electronics; novel photovoltaic applications, …), sensing technology, optoelectronic microsystems, and microfluidics. Thanks to the participation to many European projects, IMM benefit from collaboration with prestigious international research government institutions, such us Laboratoire d'Electronique de Technologie et d'Instrumentation (LETI), Interuniversity MicroElectronics Center (IMEC), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Centro Nacional de Microelecrónica (CNM), and with a lot of top-level semiconductors companies, such us STMicroelectronics (ST), Philips, SILVACO, AMD, Tower Semiconductor, Siemens, ... IMM activity extends from basic research (investigation of innovative materials and processes) to technological concern (prototyping and/or technological transfer to enterprises). Particularly effective is the collaboration with ST and Numonix within a national framework of promoting excellence in microelectronics. Furthermore, the IMM research groups carry out an important linking role by coordinating the graduate training scheme of young researchers coming from University. It should be underlined that the strong interaction with enterprises does not prevent, but often promotes the development of fundamental research activity. Indeed, the strong competitive fields of microelectronics requires to handle “aggressive” and ambitious research programs whose results may produce only long-time practical applications. For this reason the Institute holds strong interest in all the emerging fields arisen from nanotechnologies which open the door to many innovative, not necessarily pure electronic applications. The industrial current challenges are also considered for defining the IMM research programs. Within this context the Institute has launched the start-up of two public-private laboratories: the first joined with ST for the development of plastic-based electronics (PLAST_ICs); the second with ETC SRL for the development of innovative processes for the production of silicon-carbide-based materials (SiCiLab). Furthermore IMM is intensively involved in many projects coordinated by the enterprises, funded by the Italian Ministry for the Economic Development (“Industria 2015” call) or by the Italian Ministry for University and Research (\"Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività 2007-2013\"). Last but not least, various IMM activities are supported by Sicilia, Emilia Romagna, Puglia, and Campania regions in Italy. These initiatives go well beyond the pure economic sustain. Indeed, these regional organisms have started an analytical process aimed to identify the research demand necessary to further develop the territorial economic activities; a number of Technological Districts have been hence established, joined with the Italian Ministry for University and Research. IMM is member of the Technological Districts “Micro and Nanosystems” in Sicily and “Hi-MECH (high mechanic technology)” in Emilia Romagna. (literal)
Istituto esecutore di
Prodotto
Codice
  • IMM (literal)
Nome
  • Institute for microelectronics and microsystems (IMM) (literal)
  • Istituto per la microelettronica e microsistemi (IMM) (literal)
Collaborazioni
  • 1) ISTITUTO DI FOTONICA E NANOTECNOLOGIE (IFN-CNR): nell'ambito dell'attività sullo scaling spinto dei dispositivi CMOS (laser annealing). 2) ISTITUTO MOTORI (IM): nell'ambito dell'attività per la realizzazione di un sensore di pressione in carburo di silicio. 2) CEA/LETI/DTS (Grenoble): nell'ambito dell'attività sulle memorie a nanocristalli. 2) CEA/SPAM (Francia): nell'ambito dell'attività per la realizzazione di dispositivi elettroluminescenti integrati in Si basati su nanocristalli di Si. 2) Interuniversity MicroElectronics Centre (IMEC): nell'ambito dell'attività per la realizzazione e caratterizzazione di giunzioni ultrasottili. 4) INFM (Unità di Catania): nell'ambito dell'attività per la realizzazione di dispositivi elettroluminescenti integrati in Si basati su nanocristalli di Si. 3) INSTITUT DES SCIENCES DE LA MATIERE ET DU RAYONNEMENT (Caen): nell'ambito dell'attività per la realizzazione di dispositivi elettroluminescenti integrati in Si basati su nanocristalli di Si.3) PHILIPS INNOVATIVE TECHNOLOGY SOLUTIONS (Heverlee - Belgio): nell'ambito dell'attività sulle memorie a nanocristalli. 4) ASM INTERNATIONAL N.V. (Bilthoven - Olanda): nell'ambito dell'attività sulle memorie a nanocristalli. 5) CNRS-IMEP (Grenoble): nell'ambito dell'attività sulle memorie a nanocristalli. 6) ISD INTEGRATED SYSTEM DEVELOPMENT S.A. (Atene - Grecia): nell'ambito dell'attività sulle memorie a nanocristalli. 7) POLITECNICO DI MILANO: nell'ambito dell'attività sulle memorie a nanocristalli. 8) UNIVERSITE JOSEPH FOURIER (Grenoble): nell'ambito dell'attività sulle memorie a nanocristalli. 9) EPITAXIAL TECHNOLOGY CENTER (ETC): collaborazione per lo sviluppo di un processo di crescita epitassiale di carburo di silicio. 10) Istituto DIMES, della Techincal University di Delft (NL): collaborazione per lo sviluppo di dispositivi optoelettronici. 11) UCLA, Los Angeles (USA): collaborazione per lo sviluppo di dispositivi PBG. 12) Istituto Elettrotecnico Nazionale \"Galileo Ferraris\", Torino: collaborazione per lo sviluppo di sensori in silicio poroso. 13) ENEA, centro ricerche di Portici (NA): collaborazione per lo sviluppo di componenti in silicio amorfo. 14) Università degli Studi di Napoli \"Federico II\": collaborazione per lo sviluppo di sensori fisici e chimici. 15) Università degli Studi della Calabria, Cosenza: collaborazione per lo sviluppo di logiche di controllo per microsistemi. 16) Università degli Studi di Reggio Calabria: collaborazione per lo sviluppo di dispositivi optoelettronici 17) Istituto di Cibernetica del CNR, Pozzuoli (NA): collaborazione per lo sviluppo di tecniche ottiche di caratterizzazione. 18) Istituto Nazionale di Ottica Applicata, Firenze e Pozzuoli (NA): collaborazione per lo sviluppo di dispositivi elettroottici. 19) Istituto INFN - sezione di Bologna: collaborazione per lo sviluppo di emettitori di elettroni a base di nanotubi di carbonio 20) Università di Bologna - Dipartimento di Fisica: sviluppo di rivelatori di particelle 21) CEMES, CNRS - Groupe NanoMat, Tolosa (Fr): collaborazioni nell'ambito della caratterizzazione strutturale di nanotubi di carbonio con tecniche HRTEM complementari a quelle esistenti in Istituto. 22) ST Microelectronics Catania e Napoli: collaborazione nell'ambito di un contratto di ricerca per la realizzazione e caratterizzazione di contatti ohmici ai CNTs e di dispositivi a base di CNTs. 23) Università di Bologna - Dipartimento Chimica Industriale: studi di catalizzatori per sintesi di nanotubi di carbonio 24) Università di Roma Tor Vergata: collaborazione per lo sviluppo di emettitori di elettroni a base di CNTs 25) Università di Parma - Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione: affidabilità ed elettromigrazione 26) Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Elettronica ed Informatica: affidabilità ed elettromigrazione 27) ST Microelectronics Agrate B.: affidabilità ed elettromigrazione 28) University of Oslo, Norvegia: laser annealing 29) Lambda Physik, Germania: laser annealing 30) Istituto dei Materiali per l' Elettronica ed il Magnetismo – CNR: studi di difetti indotti da impiantazione ionica 31) European Synchrotron Radiation Facility, Francia: diffrazione X da film sottili di NiSi 32) Dipartimento di Chimica, Università di Catania: spettroscopia Raman di nanotubi di Carbonio 33) Instituto de Carboquímica (CSIC), Zaragoza, Spagna: sintesi di nanotubi di Carbonio 34) SAGEM, Francia: laser annealing ------------------------------------------------------ Collaborazioni attive nell'ambito dell'Area Alte frequenze: ------------------------------------------------------ ESA-ESTEC, Noordwijk, Olanda ALCATEL ALENIA SPACE ITALIA, Roma e L’Aquila SELEX-SI, Roma ST Microelectronics, Agrate Brianza Fondazione Bruno Kessler (ex-ITC)-irst, Trento Un. RM “Tor Vergata”, Ing. Elettronica IMT Bucarest, Romania EU Network of Excellence AMICOM The George Washington University, Washington, DC, USA Institute of Radioengineering and Electronics, Mosca, Russia Un. PG, Ing. Elettronica Un. Monaco, Germania VTT, Helsinki, Finlandia Southwest Inst. Appl. Magnetics, Cina Università di Roma \"La Sapienza\" Università della Calabria Ministero degli Affari Esteri Aristotle University of Thessaloniki (Grecia) ------------------------------------------------- (literal)
Attività di formazione
  • L'Istituto svolge un'intensa attività di formazione grazie anche alle numerose collaborazioni scientifiche con l'Università. Su tutte le tematiche di ricerca dell'Istituto sono attive tesi di laurea e di dottorato di ricerca. Il numero di studenti che frequenta abitualmente l'IMM ammonta a circa 70 in un rapporto quasi uno a uno con il numero totale dei ricercatori CNR dell'Istituto. (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#via
  • Ottava strada, 5 (Zona Industriale) (literal)
Cap
  • 95121 (literal)
Città
  • Catania (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#provincia
  • CT (literal)
Telefono
  • 095-5968211/212/279/280/283 (literal)
Codice CDS
  • 057 (literal)
Competenze
  • Le competenze dell'Istituto sono nei settori della fisica, chimica, scienza dei materiali, e ingegneria per studi ed applicazione nei campi seguenti: I) Materiali e Processi per la Microelettronica II) Sensori e Microsistemi III)Optoelettronica e Fotovoltaico IV) Sviluppo di Tecniche di Caratterizzazione. (literal)
Email
  • mailto:guglielmo.fortunato@cnr.it (literal)
  • guglielmo.fortunato@cnr.it (literal)
Indirizzo
  • Ottava strada, 5 (Zona Industriale) - 95121 Catania (CT) (literal)
Missione
  • IMM is presently carrying out twenty different work packages of the project “Microelectronics, Sensors and Microsystems” coordinated by the “Materials and Devices” Department of CNR. The research activity is focused on innovative solutions for microelectronics (materials and processing for sub-32 nm CMOS and non volatile memory technologies; materials, processes and devices for advanced power electronics; large area and plastic-based electronics; novel photovoltaic applications, …), sensing technology, optoelectronic microsystems, and microfluidics. Thanks to the participation to many European projects, IMM benefit from collaboration with prestigious international research government institutions, such us Laboratoire d'Electronique de Technologie et d'Instrumentation (LETI), Interuniversity MicroElectronics Center (IMEC), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Centro Nacional de Microelecrónica (CNM), and with a lot of top-level semiconductors companies, such us STMicroelectronics (ST), Philips, SILVACO, AMD, Tower Semiconductor, Siemens, ... IMM activity extends from basic research (investigation of innovative materials and processes) to technological concern (prototyping and/or technological transfer to enterprises). Particularly effective is the collaboration with ST and Numonix within a national framework of promoting excellence in microelectronics. Furthermore, the IMM research groups carry out an important linking role by coordinating the graduate training scheme of young researchers coming from University. It should be underlined that the strong interaction with enterprises does not prevent, but often promotes the development of fundamental research activity. Indeed, the strong competitive fields of microelectronics requires to handle “aggressive” and ambitious research programs whose results may produce only long-time practical applications. For this reason the Institute holds strong interest in all the emerging fields arisen from nanotechnologies which open the door to many innovative, not necessarily pure electronic applications. The industrial current challenges are also considered for defining the IMM research programs. Within this context the Institute has launched the start-up of two public-private laboratories: the first joined with ST for the development of plastic-based electronics (PLAST_ICs); the second with ETC SRL for the development of innovative processes for the production of silicon-carbide-based materials (SiCiLab). Furthermore IMM is intensively involved in many projects coordinated by the enterprises, funded by the Italian Ministry for the Economic Development (“Industria 2015” call) or by the Italian Ministry for University and Research (\"Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività 2007-2013\"). Last but not least, various IMM activities are supported by Sicilia, Emilia Romagna, Puglia, and Campania regions in Italy. These initiatives go well beyond the pure economic sustain. Indeed, these regional organisms have started an analytical process aimed to identify the research demand necessary to further develop the territorial economic activities; a number of Technological Districts have been hence established, joined with the Italian Ministry for University and Research. IMM is member of the Technological Districts “Micro and Nanosystems” in Sicily and “Hi-MECH (high mechanic technology)” in Emilia Romagna. (literal)
Attività di ricerca
  • Le tematiche su cui è organizzata l'attività di ricerca dell'IMM sono quattro: a) materiali, processi e dispositivi per la microelettronica; b) sensori e microsistemi; c) optoelettronica e fotovoltaico; d) sviluppo di tecniche di caratterizzazione avanzate per materiali e processi. a) Materiali, processi e dispositivi per la microelettronica L'ulteriore riduzione delle dimensioni dei dispositivi elettronici previsto per i prossimi anni richiede un forte impegno nello studio delle proprietà dei materiali e dei principali step di fabbricazione dei componenti. L'attività in questo settore spazia da studi di base di carattere teorico, alla sperimentazione di nuovi processi tecnologici, fino alla progettazione, fabbricazione e caratterizzazione di nuovi dispositivi. Per questo sono richieste competenze di tipo fisico, matematico, chimico, tecnologico e ingegneristico, tutte attualmente presenti nell'IMM. Sul piano teorico, metodi ab-initio e semiempirici (classici e quanto-meccanici) verranno usati per lo studio della formazione e caratterizzazione di clusters di materiali covalenti, metallici e ossidi stannici, mentre tecniche di dinamica molecolare classica ed approcci stocastici (Monte Carlo) troveranno applicazione nella simulazione di processi, quali impiantazione ionica e crescita di film sottili, e nello studio di superfici di silicio. La realizzazione delle giunzioni richieste dalla microelettronica del futuro implica lo studio di molteplici aspetti del processo di drogaggio del silicio: i) impiantazione ionica a energie inferiori a 1 keV; ii) processi termici innovativi (spike annealing, excimer laser annealing); iii) uso di specie non convenzionali (indio, azoto); iv) esperimenti di ingegneria dei difetti; v) sviluppo di modelli e programmi di simulazione sia a livello atomistico che al continuo; vi) utilizzo di tecniche avanzate di analisi elettriche, chimiche e strutturali con prestazioni adatte alla caratterizzazione di strati nanometrici in una e due dimensioni. Nel settore delle memorie verranno realizzati prototipi di memorie MOS a floating gate in cui l'informazione (carica elettrica) viene immagazzinata in quantum dot di silicio completamente immersi in dielettrico. In ciascun dot il numero di elettroni immagazzinati è piccolo (tra 0 e 10) e gli effetti di quantum Coulomb blockade giocano un ruolo importante nel regolare i fenomeni di trasporto di carica. Una singola cella di memoria a nanocristalli potrebbe realisticamente consentire una riduzione di circa un fattore due nello spessore del dielettrico di gate e avere bisogno di meno di 1000 elettroni per l'immagazzinamento dell'informazione. Sotto questo aspetto, tali dispositivi potrebbero dunque rappresentare un primo passo concreto verso l'applicazione della nanoelettronica allo scaling delle memorie flash. Ci proponiamo di realizzare tali prototipi di memoria, studiando il processo di self-assembling che produce i quantum dot di Si, le geometrie che ottimizzano le performance elettriche, e gli aspetti salienti del trasporto di carica. Verranno inoltre proseguite le ricerche sull'affidabilità dei dispositivi elettronici, studiando la fisica dell'invecchiamento e del breakdown negli ossidi di gate di spessore di pochi nm sottoposti ad alti campi elettrici ed estendendo dall'alluminio al rame lo studio dei fenomeni di elettromigrazione su linee di interconnessione di larghezza 0.15 micrometri. La realizzazione di dispositivi avanzati per applicazioni di potenza o per alte frequenze o temperature non può prescindere dallo sviluppo delle conoscenze di base dei materiali innovativi e dei relativi processi di lavorazione. In particolare è prevista la realizzazione di dispositivi in SiC e lo sviluppo dei processi per la loro realizzazione. L'attività sarà principalmente rivolta allo studio della crescita omo ed eteroepitassiale, a processi litografici integrati, al drogaggio per impiantazione ionica, allo studio del processo di ossidazione, alla realizzazione di contatti ohmici e Schottky, e allo sviluppo di metallizzazioni avanzate. L'introduzione di nuove tecniche di metallizzazione basate su materiali innovativi come siliciuri o leghe è uno degli aspetti chiave dei dispositivi, in particolare quelli di potenza. Infatti, dovendo essere attraversati da alte densità di corrente, è importante che, oltre a minimizzare la resistenza di strato, come richiesto in generale per i dispositivi ULSI, sia minimizzata anche la resistenza di contatto. Inoltre, a causa degli elevati budget termici necessari per i vari processi è necessario che queste metallizzazioni siano stabili ad alte temperature. Per applicazioni in radiofrequenza è necessario sviluppare materiali ad altissima costante dielettrica; per questo si prevede lo sviluppo di metodi di deposizione per MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition). Verranno alfine realizzati su SiC prototipi di diodi Schottky di potenza e di transistori MESFET a canale n. b) Sensori e Microsistemi. Quest'area è coperta da parte dell'IMM da numerose attività, affini dal punto di vista tecnologico, e di forte impatto interattivo, presenti nelle sezioni di Bologna, Roma, Napoli, Lecce e Catania. Queste attività hanno al momento dato risultati soddisfacenti, come può essere messo in evidenza dalla ottima reputazione riscontrabile a livello di pubblicazioni, di conferenze organizzate e di incarichi internazionali. La nascita dell'IMM ha messo ancora più in evidenza la feconda pluralità di linee di ricerca premente su quest'area e l'opportunità di avviare cooperazioni fra le sezioni in modo da raggiungere i numeri critici necessari per provocare un auspicato grado di competitività più forte in ambito internazionale. Al fine di continuare ad acquisire conoscenze ed esplorare nuovi settori d'interesse industriale e di validità scientifica viene proposto, ma anche ampliato, il ventaglio di attività recentemente programmate, tenendo presente le nuove possibilità (già promosse) di utilizzazione delle competenze pluridisciplinari che derivano dalla costituzione dell'Istituto e che ne rappresentano il forte valore aggiunto. Vengono sintetizzate le linee di ricerca, pertinenti a quest'area, per ogni Sezione, unitamente ad alcune ipotesi proiettive valide, con buona approssimazione, per il periodo 2003-2005. Sono previste collaborazioni, più o meno strette, fra tutte le sezioni, in massima parte già identificate. Bologna - Sviluppo ottimale di tecnologie per la realizzazione di prototipi di testine di stampa a getto di inchiostro, di tecniche avanzate di microlavorazione del silicio, di sensori per gas basati su tecniche interferometriche e su ossidi metallici variamente drogati, nonché di sistemi miniaturizzati per analisi di composti volatili. Proiezioni: ottimizzazione dei processi per tutti i microsistemi e passaggio (a forte valenza strategica) a strutture polifunzionali. Roma - Studio del comportamento di materiali, di sensori e di sistemi di sensori (nasi e lingue elettroniche) di tipo fisico, chimico e biologico volto al miglioramento delle prestazioni e per applicazioni specifiche nei settori medicale, agroalimentare, spaziale; sviluppo di materiali mesostrutturati per sensori di umidità e di VOC; sviluppo di microsistemi per applicazioni a microonde ed onde millimetriche. Proiezioni: realizzazione di nasi elettronici dotati di controllo di umidità e temperatura con narici miniaturizzate e di sensori a dotati di maggiori velocità dei risposta, nei confronti di composti volatili. Sviluppo di microinterruttori per applicazioni a microonde ad alta affidabilità e di nuovi materiali chimicamente sensibili. Napoli - Sviluppo di sensori ottici assoluti per la misura della temperatura e del campo elettromagnetico; sensori ottici in silicio poroso per grandezze chimiche, matrici di sensori di deformazione, ad alta risoluzione, accoppiati a sensori di bragg in fibra ottica. Proiezioni: miglioramento delle prestazioni dei sensori in termini di stabilità e risoluzione. Lecce - Sviluppo di sensori singoli con traduzione elettrica o ottica e di matrici di sensori per applicazioni nei settori agro-alimentare ed ambientale, basati su ossidi semiconduttori e materiali organici variamente drogati, impiego di tecniche di caratterizzazione fisico- chimica; sviluppo di tecniche avanzate per l'elaborazione dati e applicazione di modelli computazionali per lo sviluppo di sistemi intelligenti. Proiezioni: sviluppo ottimale della tecnologia del sol gel per la realizzazione di matrici dei sensori, messa a punto dei procedimenti di calibrazione ed i pattern recognition, sensoristica virtuale e reti wireless applicate al contesto sensoristico. Catania - Sviluppo tecnologico degli steps di processo per la realizzazione e la validazione di microfuel cells, come microsistemi tipo \"lab-on-chip energy generator\" per la generazione di energia elettrica nei circuiti integrati di bassa e media potenza ;ottimizzazione del progetto globale per il raggiungimento del miglior rapporto energia / volume´costo. Proiezioni: collaudo del microsistema polifunzionale \"lab-on chip energy generator\" e valutazione delle prestazioni dei singoli segmenti di processo ed allargamento dei tipi possibili di applicazioni. c) Optoelettronica e fotovoltaico. Le tematiche sviluppate dall'IMM nel campo dell'optoelettronica e del fotovoltaico riguardano due linee di ricerca principali: I) Optoelettronica e fotovoltaico in silicio e in suoi composti; II) Optoelettronica in LiNbO3 e in semiconduttori composti III-V e II-VI. I) Optoelettronica e fotovoltaico in silicio e in suoi composti. Le notevoli competenze e sinergie sviluppate nelle Sezioni di Bologna, Catania e Napoli consentono la realizzazione di una vasta gamma di componenti optoelettronici sfruttando le avanzate tecnologie del silicio cristallino, microcristallino, amorfo e poroso. I principali dispositivi realizzati sono guide d'onda, modulatori, switch, sorgenti, amplificatori ottici, rivelatori, filtri accordabili in lunghezza d'onda per reti ottiche a divisione di lunghezza d'onda, ecc. L'impiego di avanzate tecniche di micromachining consentono anche la realizzazione di dispositivi MOEMS (micro-opto-electro-mechanical-systems) per le telecomunicazioni ottiche e di microbanchi ottici per l'integrazione ibrida di componenti in circuiti fotonici integrati. Le tecnologie sviluppate vanno dalla VLSI standard (per l'integrazione immediata di dispositivi fotonici in circuiti microelettronici), alle tecniche più sofisticate di realizzazione di cristalli fotonici, di nanostrutture di silicio drogate e/o in matrice di ossidi, di leghe SiC amorfe ricristallizate. Significativi sono inoltre gli studi finalizzati all'integrazione di materiali organici (polimeri, cristalli liquidi, etc.) e biologici su chip per accrescere le funzionalità e le prestazioni dei componenti realizzati. L'attività nel settore fotovoltaico si concentra prevalentemente sulla realizzazione di celle ad eterogiunzione ottenute per deposizione a bassa temperatura (PECVD) di multistrati microcristallini e amorfi. Tale attività è supportata dallo sviluppo di adeguati modelli e metodi di analisi della risposta spettrale. II) Optoelettronica in LiNbO3 e in semiconduttori composti III-V e II-VI. Tale attività, già frutto di collaborazione tra le sezioni di Bologna e Napoli, integra le competenze maturate a Bologna nella realizzazione di strutture guidanti in LiNbO3 impiantate con ossigeno, con quelle di Napoli nel campo della progettazione e caratterizzazione di componenti fotonici. Particolare interesse è rivolto allo sviluppo di nuove famiglie di componenti, quali i commutatori e deflettori ottici basati sulla tecnica innovativa dei domini a polarizzazione invertita. Si punta inoltre all'utilizzo della tecnologia del LiNbO3 per la realizzazione di sistemi ottici miniaturizzati di elevate prestazioni per applicazioni spaziali (quali interferometri e filtri integrati Mach-Zehender). L'attività riguardante lo sviluppo di dispositivi a base di semiconduttori composti, sviluppata principalmente nella Sezione di Lecce, concerne da una parte la realizzazione di rivelatori di radiazione X e infrarossa, e dall’altra la messa a punto di materiali emettitori nel blu-UV e nel verde. Vengono realizzati array di rivelatori di raggi X a base di cristalli di volume di GaAs, CdTe o CdZnTe che trovano impiego in applicazioni mediche (imaging radiologico per mammografia, tomografia, medicina nucleare) e spaziali (astronomia x, imaging spettroscopico). Progettazione di nuove configurazioni elettrodiche consentono di ottimizzare la raccolta di carica massimizzando al contempo l’efficienza. Gli studi condotti indagano la distribuzione dei campi elettrici all’interno dei dispositivi, i processi di intrappolamento di carica ed i meccanismi di trasporto all’interfaccia semi-isolante/contatto, particolarmente critici nel determinare le caratteristiche spettroscopiche dei rivelatori. L’ attivita’ sui rivelatori di radiazione infrarossa per applicazioni nelle telecomunicazioni parte da eterostrutture a base di composti III-V, compatibili con le tecnologie optoelettroniche e quindi integrabili. Lo studio di meccanismi di confinamento e trasporto dei portatori fotogenerati dalla radiazione consente l’affinamento della progettazione che si pone l’ambizioso obiettivo di migliorare velocita’, rumore, efficienza dei dispositivi attualmente disponibili sul mercato. L’attività relativa agli emettitori nel blu-UV e nel verde, svolta in collaborazione con il Laboratorio di crescita epitassiale presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione dell’Universita’ di Lecce riguarda la realizzazione e lo studio di eterostrutture basate su semiconduttori composti II-VI a larga-gap. Una parte di tale attività è dedicata alla realizzazione di eterostrutture per dispositivi emettitori nella regione spettrale del verde puro (550-580 nm), regione di grande interesse per la trasmissione di segnali in fibre ottiche plastiche per la realizzazione di reti LAN a basso costo e per l’utilizzo nei display TV. Le problematiche inerenti alla realizzazione di dispositivi opto-elettronici ed in particolare di laser nel blu-UV vengono affrontate mediante lo studio delle proprietà di eterostrutture a base di ZnO e delle sue leghe (ZnCdO, ZnMgO, ecc.). Infine, viene investigata la possibilità di realizzare quantum dots e rods in materiali colloidali II-VI da applicare al campo delle telecomunicazioni ottiche. d) Sviluppo di tecniche di caratterizzazione avanzate per materiali e processi. Le problematiche connesse allo sviluppo di materiali, processi e dispositivi avanzati per la microelettronica e i microsistemi richiedono uno sforzo considerevole nel campo delle tecniche di caratterizzazione. L'Istituto può contare su competenze di altissimo livello nei settori della microscopia elettronica, delle caratterizzazioni profilometriche (con fasci ionici, spreading resistance, X-ray diffraction, scanning capacitance, CBED, ...), delle caratterizzazioni elettriche, e di quelle ottiche. Inoltre, la strumentazione presente nelle varie sezioni dell'Istituto è estremamente sofisticata e complessa e, in alcuni casi, presente in condizioni di unicità nel panorama nazionale. Le aree di attività coperte sono principalmente due. La prima riguarda lo sviluppo e/o il potenziamento di metodi di caratterizzazione bi- e tridimensionale in strutture microelettroniche avanzate. Si tratta di una linea di attività assolutamente essenziale per far fronte alle richieste analitiche sempre piú stringenti che provengono dal settore della microelettronica ad altissimo livello di integrazione. Gli argomenti di spicco che sono oggetto di continua investigazione e sui quali l'Istituto possiede delle competenze di prim'ordine riconosciute a livello internazionale sono i seguenti: 1. determinazione dei campi di deformazione in strutture CMOS ultrascalate mediante diffrazione elettronica a fascio convergente (CBED); 2. mappatura chimica ad altissima risoluzione spaziale di strati e profili di drogaggio mediante microscopia elettronica in trasmissione con filtro di energia (EFTEM) e microscopia elettronica a scansione in trasmissione (STEM); 3. profilometria bi- e tridimensionale dei droganti elettricamente attivi in silicio mediante TEM a contrasto di fase in fuori fuoco, mediante TEM su sezioni trasversali sottoposte ad attacchi chimici selettivi, mediante misure di capacità in microscopia a scansione sonda; 4. olografia ottica digitale per lo studio delle deformazioni e della topografia in microsistemi MEMS/MOEMS. La seconda area riguarda, invece, la caratterizzazione delle proprietà fondamentali di materiali avanzati, nanostrutturati e funzionali (biomateriali, semiconduttori, difetti …). Anche in quest'area operano gruppi di ricerca dell'Istituto con ottime competenze e che spesso coordinano progetti sui quali sono coinvolti altri centri di ricerca nazionali ed internazionali. Le attività oggetto di sviluppo sono le seguenti: 1. cristallografia elettronica per lo studio di materiali (cristalli composti, strutture con modulazione strutturale, materiali nanostrutturati, magnetici e semiconduttori a strati) 2. tecniche di diffrazione, riflessione e diffusione di raggi X per lo studio delle caratteristiche strutturali di materiali semiconduttori, con particolare riguardo alle giunzioni ultra-sottili; 3. elaborazione delle immagini TEM, ottenute con la tecnica dei fasci deboli, allo scopo di ricavare profili di contrasto del danno prodotto da impiantazione ionica; 4. sviluppo di tecniche analitiche basate su fasci ionici (RBS, RBS-channeling) per lo studio di difetti indotti da impianto ionico in materiali cristallini (Si, SiC, LiNbO3); 5. microscopia ottica in approssimazione di campo vicino (NSOM) per lo studio ottico ed elettrico su scala nanometrica e a temperature criogeniche; 6. sviluppo di modelli riguardanti il trasporto, la ricombinazione e la raccolta dei portatori nei semiconduttori, in particolare in presenza di disomogeneità o difetti; 7. tecniche interferometriche per lo studio della dipendenza dalla temperatura dell'effetto termo-ottico di materiali per optoelettronica. (literal)
data.CNR.it