Descrizione della commessa "Nuovi sistemi elettronici per il manufacturing (SP.P02.001)"

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  • Descrizione della commessa "Nuovi sistemi elettronici per il manufacturing (SP.P02.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Sviluppo di nuove tecnologie per l'elettronica flessibile e/o su grande area, sensori in fase gassosa e/o liquida per applicazioni di monitoraggio ambientale, anche nell'ambito di collaborazioni con enti pubblici e industrie operanti nel settore. Nuovi fotocatalizzatori per l'abbattimento batteriologico e la decontaminazione delle acque da particolari composti organici (e.g. benzene, fenoli). Celle solari di terza generazione. (literal)
Strumentazione
  • Sistema per SSTA - Spin Coater - Forni per deposizione vapore-solido - Sintesi HP/HT: pressa multi-anvil (Rockland), piston-cylinder (Danfoss) ed apparato per sintesi idrotermale (Leco) - Diffrattometro di RX a polveri - Analisi termica differenziale e termogravimetria simultanea - Microscopio elettronico a scansione con di sputter coater e microanalisi - Fotoluminescenza e assorbimento ottico - Sistemi di misura I-V e C-V e di spettoscopia d'impedenza - Misure magnetiche e di trasporto: resistenza elettrica e suscettività magnetica, costante dielettrica ac/dc, magneto-trasporto, SQUID - Apparecchiature per processi fotolitografici, reactive ion etching, metallizzazione e wire bonding termosonico – Strumentazione necessaria per la caratterizzazione a banco dei prototipi di dispositivi e circuiti integrati: microprobes, semiconductor parameter analyzer, LCR meter, camera climatica, generatori sintetizzati, analizzatori di stati logici, analizzatore di rete, oscilloscopi a larga banda - Metallizzatore sputtering. Accesso a sistemi SUMBD/SUMBE per deposizione e codeposizione da fasci supersonici di molecole, cluster ed atomi per la sintesi di ibridi. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Sintesi, qualificazione e funzionalizzazione di ibridi organico-inorganici per applicazioni avanzate. Sviluppo di procedimenti per A) sintesi di perovskiti ibride a base di alogenuri metallici in particolare di Pb e Sn per fotovoltaico e B) sintesi solvotermale di ibridi basati su calcogenuri e loro impiego come precursori nella preparazione di nanostrutture (NS) porose di calcogenuri e ossidi. Funzionalizzazione delle NS per PV nanostrutturato, catalisi, gas sensing. Sintesi di ibridi per co-deposizione da fasci supersonici di molecole organiche, peptidi, ossidi, semiconduttori e metalli. Sintesi e studio di nuovi composti con metodi convenzionali, HP/HT (alta presione/temperatura) e idrotermali. Correlazione tra proprietà strutturali e elettroniche (superconduttività, magnetismo, multiferroismo, etc). Progettazione e fabbricazione di dispositivi di test e dimostratori. Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di moduli funzionali analogici integrati in Si con tecnologie nanometriche per A) ricetrasmettitori in campo UHF e microonde e B) condizionamento di segnali da sensori ambientali per sensori autonomi con collegamento wireless. Modelling di celle PV a base di CIGS. (literal)
Competenze
  • Le competenze disponibili riguardano A) la sintesi dei materiali (in forma massiva, di film sottile o nanostrutturata) con processi convenzionali, in vuoto e in atmosfera controllata, idro- e solvo-termali ed in alta pressione (HP/HT)), B) la qualificazione delle proprietà termodinamiche, strutturali, magnetiche, ottiche ed elettriche C) le tecnologie di processo per la realizzazione di prototipi di dispositivi. Le competenze sono estese a processi di A) sensitizzazione con fasci supersonici di cluster e molecole B) sintesi di nanostrutture ibride OI per diretta co-deposizione ed attivazione cinetica e C) sintesi di film di materiali molecolari per deposizione da fase vapore e tecniche OMBD, SuMBD. Nello sviluppo di dispositivi, l'attività di ingegnerizzazione dei materiali di tradizionale competenza IMEM è integrata dal contributo del Dip. di Ingegneria dell'Informazione-UniPR, dove sono disponibili sia le competenze necessarie e l'ambiente CAD per la progettazione di circuiti integrati analogici e a segnale misto, acquisito nell'ambito di Europractice, sia l'esperienza richiesta per la modellizzazione e progettazione di dispositivi attivi e di celle fotovoltaiche a giunzione (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le potenzialità applicative dei materiali proposti sono molto ampie e possono essere di interesse per l'industria manifatturiera in considerazione del fatto che i processi di sintesi sono relativamente semplici, economici e, in molti casi, ecologicamente compatibili. Tra i dispositivi di interesse si citano sistemi multifunzionali, celle solari di terza generazione, sensori di gas, fotocataliti, dispositivi elettronici (OI-FET), optoelettronici (OI-LED) e piezoelettrici. Transponder wireless per applicazioni di varia natura, sensori con collegamento wireless per impiego in ambienti ostili. (literal)
Tecnologie
  • Le tecnologie riguardano i) la sintesi dei materiali (con processi convenzionali, in vuoto e in atmosfera controllata, idro- e solvo-termali ed in condizioni di HP/HT) e la deposizione di film (con tecniche di Thermal Ablation, di Spin Coating e SuMBD), ii) la preparazione di nanostrutture di calcogenuri e ossidi e la loro sensitizzazione organica e/o inorganica per via chimica e con fasci supersonici iii) la qualificazione dei materiali con tecniche di caratterizzazione morfologica (SEM), strutturale (diffrattometria X, TEM), ottica (assorbimento, fotoluminescenza), elettrica (I-V, spettroscopia d'impedenza) e magnetica; iv) la qualificazione delle caratteristiche fisiche funzionali dei materiali, v) la realizzazione di dispositivi prototipali con tecniche fotolitografiche, di metallizzazione ed etching e con processi \"solvent free\" appositamente sviluppati. Il modelling dei circuiti progettati sfrutterà gli strumenti CAD dell'ambiente Cadence IC Pack acquisito nell'ambito del servizio Europractice. Nel caso delle celle fotovoltaiche la modellazione sarà basata su strumenti CAD dedicati per la simulazione fisica bi- e tri-dimensionale di componenti elettronici e optoelettronici. (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi riguardano lo sviluppo di competenze relative a: - realizzazione e funzionalizzazione di ibridi organici-inorganici e materiali metastabili per uso fotovoltaico, dispositivi e sistemi elettronici innovativi e per applicazioni multifunzionali, prestando particolare attenzione alla compatibilità con i processi produttivi dell'industria manifatturiera - sviluppo di tecnologie e processi per la fabbricazione di dispositivi prototipali e dimostratori - progettazione e realizzazione in silicio, con tecnologie nanometriche, di blocchi funzionali analogici per il condizionamento e la trasmissione dei segnali. -modelling di dispositivi a semiconduttore, in particolare di celle fotovoltaiche a base di CIGS (literal)
Stato dell'arte
  • Nel settore delle tecnologie elettroniche nuovi obiettivi funzionali di interesse per l'industria manifatturiera possono essere raggiunti combinando lo sviluppo di nuovi materiali con la progettazione e produzione di nuovi circuiti con tecnologie già disponibili. Tra i nuovi materiali, gli ibridi OI sono molto studiati per la possibilità di realizzare materiali multifunzionali con processi relativamente semplici, economici e, spesso, ecocompatibili. In questo campo è vivace l'attività di sintesi e funzionalizzazione di: A) perovskiti ibride per fotovoltaico, B) nanocompositi ibridi basati su calcogenuri e ossidi e C) ibridi ingegnerizzati su scala nano e mesoscopica prodotti per co-deposizione di molecole semiconduttrici, peptidi e cluster inorganici. Altro tema di rilievo sono i nuovi materiali con proprietà elettroniche interessanti (es., superconduttività, magneto-resistenza, multiferroismo) e quelli a forti correlazioni elettroniche. Nella progettazione elettronica analogica a Si su scala nanometrica la ricerca è molto vivace, in particolare nel campo delle applicazioni wireless dove le condizioni di lavoro (e.g. basso consumo) richiedono soluzioni circuitali innovative. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le metodologie di indagine prevedono lo studio della correlazione tra i processi di preparazione e le proprietà strutturali, ottiche, elettriche e magnetiche di ibridi OI nanostrutturati e materiali metastabili anche per ottimizzarne le proprietà in relazione agli specifici campi di impego (sensoristica, fotovoltaico, ...). In vista delle possibili applicazioni e dell'eventuale trasferimento dei processi all'industria manifatturiera, questa fase di attività è integrata con lo sviluppo di tecnologie di fabbricazione e di metodologie di modellizzazione di dispositivi. Come dimostratori sono realizzati prototipi di dispositivi discreti (e.g. sensori in gas e liquidi). Nuovi processi vengono sviluppati per la sintesi e sensitizzazione dei materiali e per la fabbricazione dei prototipi, per introdurre nuove funzionalità e, possibilmente, multi-funzionalità nei dispositivi stessi. La progettazione e modellizzazione circuitale è rivolta anche all'ideazione di nuovi circuiti integrati in Si attraverso A) analisi bibliografica, B) valutazione delle soluzioni circuitali attraverso l'attività di simulazione, C) progettazione vera e propria e D) caratterizzazione dei prototipi realizzati. (literal)
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