Attività di ricerca

Dal 1992 ad oggi svolge attività di ricerca sulle seguenti tematiche:

a) Progettazione, collaudo e modellizzazione di strutture di protezione da ESD per circuiti integrati CMOS e SMART POWER

E’ stato condotto uno studio di caratterizzazione, collaudo e sviluppo di strutture di protezione realizzate in tecnologia CMOS e SMART POWER (BCD, e BCD SOI, Silicon On Insulator) analizzate tramite misure elettriche, misure di elettroluminescenza (microscopia ad emissione) e simulazioni elettro-termiche drift-diffusion bidimensionali (DESSIS-ISE). In questo contesto si e’ sviluppato una nuova metodologia di sviluppo di strutture di protezione, basata sull’utilizzo combinato delle tecniche di misura e di simulazioni, che consente di ridurre enormemente i tempi di sviluppo normalmente richiesti.

 

b) Caratterizzazione elettrica, modellizzazione e valutazione dell’affidabilità di dispositivi per microonde su semiconduttori III-V quali GaAs e InP

E’ stato condotto uno studio sistematico delle caratteristiche e dell’affidabilità di dispositivi ad effetto di campo (MESFETs ed HEMTs) e bipolari (HBT) cresciuti su GaAs e/o su InP. In particolare sono stati affrontati i seguenti argomenti: (i) Caratterizzazione del breakdown di dispositivi e misura del coefficiente di ionizzazione di elettroni e lacune; (ii) Miglioramento del breakdown in dispositivi su InP mediante l’utilizzo di un canale composito (InGaAs/InP) e quantizzato (spessore di canale inferiore a 10nm); (iii) Studio dei modi e meccanismi di guasto in dispositivi sottoposti a prove di vita accelerate; (iv) Studio dell’effetto della passivazione in dispositivi HEMT su InP per migliorare l’affidabilità.

 

c) Caratterizzazione elettrica, modellizzazione e affidabilità di dispositivi elettronici ed optoelettronici su semiconduttori ad ampio energy gap

Sono stati studiati approfonditamente dispositivi optoelettronici (LEDs) e di potenza per microonde (MESFETs ed HEMTs) su Carburo di Silicio (SiC) e Nitruro di Gallio (GaN). Sono state caratterizzate le instabilità presenti nelle caratteristiche elettriche (collasso ed effetto kink nelle curve I-V, transitori di corrente, fotocorrente, ecc.) attribuite a stati trappola profondi dovuti alle difficoltà presenti nelle tecniche di crescita dei materiali, (ancora caratterizzati da elevate densità di difetti, e alla relativa immaturità dei processi tecnologici di realizzazione. Infine sono state condotte diverse prove di stress elettrico mirato all’identificazione di modi e meccanismi di guasto in GaN HEMTs per l’identificazione delle soluzioni tecnologiche per lo sviluppo di dispositivi robusti e affidabili.

 

d) Caratterizzazione elettrica, modellizzazione e affidabilità di interruttori RF-MEMS per antenne riconfigurabili.

È stato condotto uno studio di caratterizzazione, affidabilità e modellistica di analisi di guasto di interruttori (switch) realizzati in tecnologia MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) per applicazioni a radio frequenza (RF, Radio Frequency). L’obiettivo principale di questa attività di ricerca è stato (i) analizzare da un punto di vista elettro-meccanico i meccanismi di funzionamento di questi dispositivi che presentano appunto non solo caratteristiche elettriche, ma anche meccaniche, (ii) individuare la corretta metodologia di caratterizzazione facendo particolare attenzione alla loro natura elettro-meccanica, (iii) individuare i meccanismi di guasto mediante prove di invecchiamento accelerato sviluppate appositamente per questi dispositivi, ed infine (iv) misurare il loro comportamento in ambienti particolarmente ostili quale quello spaziale (sottoponendo il MEMS a test di radiazioni) e quello di shock meccanico (sottoponendo il MEMS a forti accelerazioni, oltre 1000 g). E’ stata inoltre condotta un’attività di design di strutture di test e di interruttori rf SPST e SPDT e di modellistica del comportamento elettro-meccanico sia mediante analisi semplificata che ad elementi finiti (FEM) con l’obiettivo di individuare la forma d’onda migliore per l’attuazione dei dispositivi per garantire ottime prestazioni rf con un minimo degrado del contatto durante stress di ciclatura (riduzione al minimo dei rimbalzi).

 

e) Sviluppo di elettronica organica a basso costo, bassa potenza, larga area.

Gli sforzi di ricerca è stata dedicata allo studio dei fattori più importanti che limitano le prestazioni e l’affidabilità di dispositivi stato dell’arte semiconduttori organici per applicazioni elettroniche e optoelettroniche (transistori organici a film sottile, diodi emettitori di luce organici, celle solari organiche). Anche se questi dispositivi hanno strutture diverse, presentano una serie di aspetti critici comuni che devono essere studiati con l’obiettivo di migliorare le prestazioni, stabilità e affidabilità. Gli interessi possono essere così sintetizzati: i) la caratterizzazione delle proprietà e la stabilità dei materiali e dei dispositivi organici; ii) studio della dipendenza dell’affidabilità dai parametri di stress (per esempio, tensione, corrente o temperatura) e estrapolazione di leggi di degradazione; iii) degrado del dispositivo e studio degli effetti dei parametri strutturali (ad esempio, la composizione di livello e spessore, materiali a contatto, …) sull’affidabilità dei dispositivi. iv) La determinazione dei fattori che limitano l’affidabilità dei dispositivi organici.


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