NANOELETTRONICA E SENSORI

Ingegneria Elettronica NANOELETTRONICA E SENSORI

0622400039
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA ELETTRONICA
2022/2023



ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2018
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
660LEZIONE
Obiettivi
Conoscenza e comprensione
OBIETTIVI FORMATIVI: RISULTATI DI APPRENDIMENTO PREVISTI E COMPETENZA DA ACQUISIRE: IL CORSO AFFRONTA LO STUDIO DEI CRITERI DI PROGETTAZIONE DI COMPONENTI E SENSORI ELETTRONICI E DEI PROCESSI TECNOLOGICI IMPIEGATI PER LA LORO REALIZZAZIONE, NONCHÉ LO STUDIO E L’APPROFONDIMENTO DEI MECCANISMI DI CONDUZIONE NEI DISPOSITIVI , ANCHE QUANTISTICI. OBIETTIVO È ABITUARE L’ALLIEVO A RAPPORTARE I PROCESSI TECNOLOGICI ALLE SPECIFICHE PRESTAZIONALI DI UN DISPOSITIVO ATTRAVERSO UNA PROFONDA COMPRENSIONE DELLE TECNICHE APPLICABILI E DELLE LORO LIMITAZIONI. IL CORSO CONSENTE DI APPROFONDIRE LE CONOSCENZE FISICHE ELETTRICHE E TECNOLOGICHE DI REALIZZAZIONE RIGUARDO DISPOSITIVI AVANZATI, SENSORI, ATTUATORI, TRASDUTTORI E MEMS.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE (KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING)
COMPRENSIONE DEI CRITERI DI PROGETTAZIONE DI COMPONENTI ELETTRONICI.
CAPACITÀ DI RAPPORTARE I PROCESSI TECNOLOGICI ALLE SPECIFICHE PRESTAZIONALI DEI DISPOSTIVI E SENSORI ATTRAVERSO UNA PROFONDA COMPRENSIONE DELLE TECNICHE APPLICABILI E DELLE LORO LIMITAZIONI. ANALISI E MODELLIZZAZIONE DI FENOMENI FISICI COMPLESSI, ANCHE QUELLI TIPICI DELLA MECCANICA QUANTISTICA, PER L’INTERPRETAZIONE DEL FUNZIONAMENTO DI DISPOSTIVI ELETTRONICI.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE (APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING)
SAPER CONDURRE INDAGINI ANALITICHE ATTRAVERSO L’USO DEI RISULTATI SPERIMENTALI E DI MODELLI AVANZATI, ANCHE QUANTISTICI, DEI MECCANISMI DI FUNZIONAMENTO DI DISPOSITIVI E SENSORI.
PROGETTARE DISPOSITIVI E SENSORI ELETTRONICI A PARTIRE SPECIFICHE ASSEGNATE ATTRAVERSO IL DIMENSIONAMENTO DEI COMPONENTI E DEI PROCESSI TECNOLOGICI, EVENTUALMENTE ANCHE CON L’IMPIEGO DI CAD SPECIFICO

AUTONOMIA DI GIUDIZIO (MAKING JUDGEMENTS)
UTILIZZARE LE CONOSCENZE ACQUISITE DURANTE LE ATTIVITÀ DIDATTICHE E NEGLI STUDI PROPEDEUTICI PER INQUADRARE LA SOLUZIONE A PROBLEMI INNOVATIVI POCO NOTI, CHE MAGARI RICHIEDONO IL RICORSO AD ALTRE DISCIPLINE.

ABILITÀ COMUNICATIVE (COMMUNICATION SKILLS)
SAPER LAVORARE IN GRUPPO, ELABORARE UN PROGETTO ED ESPORRE ORALMENTE UN ARGOMENTO LEGATO ALLE TECNOLOGIE DEI COMPONENTI ELETTRONICI E AI MODELLI AVANZATI DEL COMPORTAMENTO ELETTRICO DEI DISPOSITIVI, CON CAPACITÀ DI DEFINIRE ED INQUADRARE LA PROBLEMATICA NEI SUOI VARI ASPETTI.

CAPACITÀ DI APPRENDERE (LEARNING SKILLS)
APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, LA CAPACITÀ DI INDAGARE L’APPLICAZIONE DI TECNOLOGIE NUOVE ED EMERGENTI ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE CONOSCENZE SPECIALISTICHE DI ELETTRONICA ANALOGICA E DIGITALE.

Contenuti
CLASSIFICAZIONE DEI SENSORI. SENSORI IDEALI E LIMITAZIONI REALI. SENSORI TERMICI: TERMOCOPPIE, TERMORESISTORI, TERMODIODI, TERMOTRANSISTORI. SENSORI MECCANICI. PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO. SENSORI DI SPOSTAMENTO. SENSORI DI VELOCITÀ E DI FLUSSO. ACCELEROMETRI. SENSORI DI FORZA, PRESSIONE E DEFORMAZIONE. SENSORI MAGNETICI. CONSIDERAZIONI DI BASE E DEFINIZIONI. SENSORI AD EFFETTO HALL. MAGNETORESISTORI, MAGNETODIODI, MAGNETOTRANSISTORI. MODELLI MATEMATICI DEI SENSORI. CRITERI DI PROGETTO. CIRCUITI DI CONDIZIONAMENTO DEI SEGNALI. 20 ore

POLIMERI SEMICONDUTTORI E POLIMERI CONIUGATI; FENOMENI OTTICI NEI POLIMERI SEMICONDUTTORI; TRASPORTO E INIEZIONE DI CARICA NEI POLIMERI CONIUGATI; NANOTUBI DI CARBONIO. DISPOSITIVI ELETTRONICI : TRANSISTORI A FILM SOTTILE, MEMORIE A FILM SOTTILE. DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI; DIODI EMETTITORI DI LUCE, CELLE SOLARI. TECNICHE DI FABBRICAZIONE E DI STAMPA DIRETTA. CENNI SU DISPOSTIVI MOLECOLARI. 10 ore

ELEMENTI DI MECCANICA QUANTISTICA; SISTEMI A BASSA DIMENSIONALITÀ E STRUTTURE QUANTICHE EFFETTI QUANTISTICI IN DISPOSITIVI CONVENZIONALI E INNOVATIVI 20 ore

IN ALTERNATIVA, IN BASE ALL’ESIGENZE DEL PROGETTO E AGLI INTERESSI DEGLI STUDENTI
MODELLI FISICI AVANZATI DI DISPOSITIVI ELETTRONICI. RIDUZIONE DI SCALA PER I DISPOSITIVI. REGOLE DI PROGETTO PER CIRCUITI BIPOLARI E CMOS; ARCHITETTURE DI DISPOSITIVI INNOVATIVE CON EFFETTI DI TRASPOSTO QUANTISTICO: TRANSISTORI A SINGOLO ELETTRONE. UTILIZZO DI SIMULATORI DI PROCESSO E DI DISPOSITIVI. 20 ORE

APPLICAZIONI AMBIENTALI DELLE TECNOLOGIE ELETTRONICHE E NANOELETTRONICIHE: SENSORI A FILM SOTTILE E NASO ELETTRONICO. APPLICAZIONI DELLE NANOTECNOLOGIE ALLE MEDICINA: NANOSENSORI E BIOSENSORI, TECNICHE DI RILEVAZIONE DEL DNA, “LAB ON CHIP”. APPLICAZIONI FOTONICHE DI NANOCLUSTER. MEMORIE A NANOPARTICELLE. MONOSTRATI DIPOLARI DI MOLECOLE ORGANICHE. CENNI ALLA SPINTRONICA E AL QUANTUM COMPUTING. 15 ORE

CRESCITA EPITASSIALE. L’OSSIDO DI SILICIO. LA DEPOSIZIONE CHIMICA DA FASE VAPORE (CVD); SPUTTERING RF E MAGNETRON; EVAPORAZIONE. TECNICHE DI CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI E DISPOSITIVI A FILM SOTTILI TEORIA E ATTIVITÀ IN LABORATORIO 15 ORE


Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE ( 40 ore 4 cfu), ESERCITAZIONI IN AULA (10 ore 1 cfu) ED ESERCITAZIONI PRATICHE DI LABORATORIO (10 ore 1 cfu). NELLE ESERCITAZIONI IN AULA VIENE STIMOLATO L’USO DI MODELLI ANALITICI PER IL DIMENSIONAMENTO DI PROCESSI E L’ANALISI DI DATI SPERIMENTALI. NELLE ESERCITAZIONI IN LABORATORIO GLI STUDENTI UTILIZZANO STRUMENTI CAD PER L’ANALISI E LA PROGETTAZIONE DI PROCESSI E DISPOSITIVI E APPARATI DI CARATTERIZZAZIONE E FABBRICAZIONE
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE L’ELABORAZIONE DI UN PROGETTO E UN COLLOQUIO ORALE. PER SUPERARE L'ESAME LO STUDENTE DEVE DIMOSTRARE DI AVER COMPRESO E SAPER APPLICARE I PRINCIPALI CONCETTI ESPOSTI DURANTE IL CORSO. IL VOTO, ESPRESSO IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE, DIPENDERÀ DALLA MATURITÀ ACQUISITA SUI CONTENUTI DEL CORSO, TENENDO CONTO ANCHE DELLA QUALITÀ DELL'ESPOSIZIONE E DELL'AUTONOMIA DI GIUDIZIO DIMOSTRATA.
LA VALUTAZIONE MININA (18/30) È RAGGIUNTA QUANDO LO STUDENTE MOSTRA DI AVER COMPRENSO E SAPER RIPORTARE LE TECNICHE E LE METODOLOGIE DI ANALISI ILLUSTRATE DURANTE L'INSEGNAMENTO.
LA VALUTAZIONE MASSIMA, CON EVENTUALE LODE, SARÀ RAGGIUNTA QUANDO LO STUDENTE SARÀ CAPACE DI ANALIZZARE LE TECNUCHE E METODOLOGIE ILLUSTRATE DURENTE IL CORSO CON PIENA PADRONANZA CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
APPUNTI FORNITI DURANTE IL CORSO. RICHARD C. JAEGER “INTRODUCTION TO MICROELECTRONIC FABRICATION: VOLUME 5 OF MODULAR SERIES ON SOLID STATE DEVICES, 2/E”, PRENTICE HALL. S.WOLF “ PROCESS TECNOLOGY” VOL. 1 LATTICE PRESS. G. SONCINI “TECNOLOGIE MICROELETTRONICHE” BORINGHERI. S. WOLF “ PROCESS INTEGRATION” VOL. 2 LATTICE PRESS. YUAN TAUR, TAK H. NING:”FUNDAMENTS OF MODERN VLSI DEVICES”, CAMBRIDGE, UNIVERSITY PRESS. G.HADZIIOANNOU, G.G. MALLIARAS “SEMICONDUCTING POLYMERS” ED. WILEY-VCHV. V. MITIN, V. A. KOCHELAP, M. A. STROSCIO QUANTUM HETEROSTRUCTURES, CAMBRIDGE. GEORGE W. HANSON “FUNDAMENTALS OF NANOELECTRONICS” PRENTICE HALL.
SENSORS AND SIGNAL CONDITIONING, 2ND EDITION
RAMÓN PALLÁS-ARENY, JOHN G. WEBSTER
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2022-09-16]