Σκοπός: 

Ο σκοπός του μαθήματος είναι η ανάλυση και αξιολόγηση νανοδομών και ο χαρακτηρισμός τους. Ειδικότερα με τη χρήση λογισμικού και των απαραίτητων τεχνολογιών θα γίνει μελέτη σε εφαρμογές που καλύπτουν βιομηχανικά συστήματα, ανάλυση γεωργικών εδαφών, βιοιατρικά δεδομένα, ηλιακές εφαρμογές.

Περιγραφή – Περίγραμμα Μαθήματος: 

Παραδοσιακά η πρόοδος στην ηλεκτρονική προέκυπτε μέσα από τη σμίκρυνση των διατάξεων. Όμως όσο πλησιάζουμε το μοριακό επίπεδο η κλασική προσέγγιση παύει να ισχύει και για αυτό το λόγο πρέπει να μελετήσουμε με νέα εργαλεία τα φαινόμενα που προκύπτουν στη νανοκλίμακα. Σκοπός του μαθήματος είναι εξεταστούν τα φαινόμενα που ανακύπτουν στις νανοηλεκτρονικές διατάξεις μέσα από τις εφαρμογές τους. Αρχικά θα περιγράψουμε τις διεργασίες κατασκευής μικροηλεκτρονικών και νανοηλεκτρονικών, κυρίως αυτές που σε βιομηχανικό περιβάλλον γίνονται εντός καθαρού χώρου. Σαν παράδειγμα διάταξης, θα παρουσιαστεί κυρίως το τρανζίστορ MOSFET, και θα γίνει σύγκριση μεταξύ τεχνολογιών μm και sub-μm. Αναφορά σε νανοηλεκτρονικές διατάξεις μνήμης. Στη συνέχεια θα εφαρμοστούν τα παραπάνω στη σχεδίαση σχεδίαση κυκλωμάτων VLSI με χρήση κατάλληλου λογισμικού και γλώσσας VHDL. Περιγραφή εφαρμογών νανοηλεκτρονικής στη βιοτεχνολογία, στους αισθητήρες και στη μετατροπή ενέργιας (φωτοβολταϊκά, θερμοηλεκτρικά κ.α.).

 
Διδακτέα Ύλη
1.     Θεωρητικό Μέρος Μαθήματος
Εισαγωγικές έννοιες φυσικής στερεάς κατάστασης. Κρυσταλλικό πλέγμα. Ενεργειακές καταστάσεις σε μέταλλα και ημιαγωγούς. Διεργασίες κατασκευής μικροηλεκτρονικών και νανοηλεκτρονικών διατάξεων. Φωτολιθογραφία και λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης, εναπόθεση λεπτών υμενίων (μετάλλων και διηλεκτρικών), τεχνικές εγχάραξης με πλάσμα. Τεχνικές χαρακτηρισμού μικροηλεκτρονικών/νανοηλεκτρονικών διατάξεων (TEM, SEM, AFM, ηλεκτρικές μετρήσεις κ.α.). Περιγραφή και ανάλυση MOSFET. Θεωρία σμίκρυνσης. Διατάξεις FET πολλαπλής πύλης (FinFET). High-k διηλεκτρικά πύλης, Τεχνολογία υποστρωμάτων Si (SOI, HR-Si). Υποστρώματα υψηλής ευκινησίας φορέων (ΙΙΙ-V, SiGe, γραφένιο). Τεχνολογίες μνήμης. Πτητικές και μη πτητικές μνήμες. Μνήμες τύπου Flash και τύπου αντίστασης. Θα αναφερθούν επίσης διάφορες εφαρμογές της νανοτεχνολογίας και των νανοηλεκτρονικών διατάξεων π.χ. στην οπτοηλεκτρονική, στους αισθητήρες, τη βιοτεχνολογία, τα φωτοβολταικά και τις θερμοηλεκτρικές δαιτάξεις.
 
2.     Εργαστηριακό Μέρος Μαθήματος (εφόσον υπάρχει)
A.    Μετρήσεις πάχους λεπτών υμενίων με συμβολομετρική μέθοδο VIS/NIR
B.    Σχεδίαση κυκλωμάτων VLSI με χρήση του λογισμικού Microwind. Σχεδίαση πυλών NAND, AND. Εναλλαγή μεταξύ μικρομετρικών τεχνολογιών και νανομετρικών για την ανάδειξη των αλλαγών που χρειάζονται στη σχεδίαση. Χρήση του προγράμματος OrCad για τη σχεδίαση πλακετών, ώστε οι φοιτητές να αποκτήσουν πλήρη εικόνα της κατασκευής ηλεκτρονικών κυκλωμάτων από το chip μέχρι την πλακέτα.

 

Εβδομαδιαίο Πρόγραμμα Διαλέξεων

Εβδομάδα

Αντικείμενο Διάλεξης

1η Εισαγωγή στη Νανοηλεκτρονική. Ιστορική Αναδρομή και σύνδεση με τη μικροτεχνολογία. Σύνοψη του αντικειμένου του μαθήματος.

Εισαγωγικές έννοιες φυσικής στερεάς κατάστασης. Κρυσταλλικό πλέγμα. Αγωγιμότητα σε μέταλλα και ημιαγωγούς. Εξάρτηση από τη θερμοκρασία και από τις διαστάσεις. Επιδερμικό φαινόμενο.

Περιγραφή και ανάλυση MOSFET: Βασικές αρχές λειτουργίας

Περιγραφή και ανάλυση MOSFET. Θεωρία σμίκρυνσης. Φαινόμενα μικρού καναλιού. Διατάξεις FET πολλαπλής πύλης (FinFET). High-k διηλεκτρικά πύλης, Τεχνολογία υποστρωμάτων Si (SOI, HR-Si). Υποστρώματα υψηλής ευκινησίας φορέων (ΙΙΙ-V, SiGe, γραφένιο).

Τεχνολογίες μνήμης. Πτητικές και μη πτητικές μνήμες. Μνήμες τύπου Flash και τύπου αντίστασης.

Διεργασίες κατασκευής μικροηλεκτρονικών και νανοηλεκτρονικών διατάξεων. Φωτολιθογραφία και λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης, εναπόθεση λεπτών υμενίων (μετάλλων και διηλεκτρικών), τεχνικές εγχάραξης με πλάσμα.

Διεργασίες κατασκευής μικροηλεκτρονικών και νανοηλεκτρονικών διατάξεων. Φωτολιθογραφία και λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης, εναπόθεση λεπτών υμενίων (μετάλλων και διηλεκτρικών), τεχνικές εγχάραξης με πλάσμα.

Διεργασίες χαρακτηρισμού μικροηλεκτρονικών και νανοηλεκτρονικών διατάξεων. Ηλεκτρικές μετρήσεις και Μικροσκοπία.

Περιγραφή της διαδικασίας σχεδίασης κυκλωμάτων VLSI

10η

Εφαρμογές της νανοτεχνολογίας και των νανοηλεκτρονικών διατάξεων στην οπτοηλεκτρονική

11η

Εφαρμογές της νανοτεχνολογίας και των νανοηλεκτρονικών διατάξεων στη βιοτεχνολογία

12η

Εφαρμογές της νανοτεχνολογίας και των νανοηλεκτρονικών διατάξεων στη μετατροπή ενέργειας. Φωτοβολταϊκά και Θερμοηλεκτρικά συστήματα.

13η Εφαρμογές της νανοτεχνολογίας και των νανοηλεκτρονικών διατάξεων στους αισθητήρες και στις γεωργικές εφαρμογές

 

Βιβλιογραφία: 

[1] Semiconductor Devices, Physics and Technology, 3rd Edition, S.M. Sze, Wiley 2010
[2] Introduction to Nanoelectronics: Science, Nanotechnology, Engineering, and Applications 1st Edition, V. Mitin, V. Kochelap, M. Stroscio, Cambridge University Press, 2008
[3] Guide to State-of-the-art Electron Devices, Burghartz, Joachim N., John Wiley & Sons, 2013.

Αίθουσα Εργαστηρίου:
 ΖΑ107
Περιγραφή Εργαστηρίου:

Μέρος A (Εβδομάδες 1-6)
Μετρήσεις πάχους λεπτών υμενίων με συμβολομετρική μέθοδο VIS/NIR

Μέρος Β (Εβδομάδες 7-13)
Σχεδίαση κυκλωμάτων VLSI με χρήση του λογισμικού Microwind. Σχεδίαση πυλών NAND, AND. Εναλλαγή μεταξύ μικρομετρικών τεχνολογιών και νανομετρικών για την ανάδειξη των αλλαγών που χρειάζονται στη σχεδίαση. Χρήση του προγράμματος OrCad για τη σχεδίαση πλακετών, ώστε οι φοιτητές να αποκτήσουν πλήρη εικόνα της κατασκευής ηλεκτρονικών κυκλωμάτων από το chip μέχρι την πλακέτα.

14/02/2017 - 19:30

Συνημμένα θα βρείτε τα αποτελέσματα στο μάθημα "Νανοηλεκτρονική Τεχνολογία".

10/01/2017 - 01:30

Το εργαστήριο του μαθήματος "Νανοηλεκτρονική Τεχνολογία" που ήταν προγραμματι

08/01/2017 - 11:15

Τη Δευτέρα 9/1/2016 μετά την προγραμματισμένη θεωρία του μαθήματος "Νανοηλεκτ

18/12/2016 - 21:45

Τη Δευτέρα 19/12/2016 μετά την προγραμματισμένη θεωρία του μαθήματος "Νανοηλε

12/12/2016 - 21:00

Αύριο, 13/12/2016, το εργαστήριο "Νανοηλεκτρονικής Τεχνολογίας" αναβάλλεται γ

12/12/2016 - 04:15

Τη Δευτέρα 12/12/2016 θα πραγματοποιηθεί εκπαιδευτική επίσκεψη στο Ινστιτούτο

05/12/2016 - 12:00

Από αυτή την Τρίτη (6/12/2016) και έπειτα το εργαστήριο "Νανοηλεκτρονικής Τεχ

28/11/2016 - 22:45

Εξαιτίας της χρήσης της Αίθουσας ΖΑ 107 για τις εξετάσεις τις εμβόλιμης εξετα

21/11/2016 - 16:15

Ανακοινώνεται ότι την Τρίτη 29/11 θα γίνει η εξέταση του 1ου μισού του εργαστ

15/11/2016 - 07:30

Το εργαστήριο της "Νανοηλεκτρονικής Τεχνολογίας" στις 15/11 δεν θα πραγματοπο

17/01/2017 - 20:30

Επισυνάπτονται οι φροντιστηριακές ασκήσεις που έγιναν στο πλαίσιο του μαθήματος.

13/01/2017 - 20:30

Εφαρμογές της Νανοτεχνολογίας και της Νανοηλεκτρονικής

05/01/2017 - 18:00

Διεργασίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων: Εγχάραξη

18/12/2016 - 21:45

Διεργασίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων: Ανόπτηση (Annealing), Τεχνικές εναπόθεσης (sputtering, εξάχνωση, ALD, CVD)

16/12/2016 - 21:45

Διεργασίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων: Ιοντική Διάχυση και Εμφύτευση

21/11/2016 - 12:45

Διεργασίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

  • Θερμική Οξείδωση - Μοντέλο Deal & Grove
  • Φωτολιθογραφία

20/11/2016 - 03:00

Τεχνολογία μνημών

07/11/2016 - 16:15

Η εξέλιξη των MOSFET. Διηλεκτρικά High-k. FinFET και Gate-All-Around transistors.

06/11/2016 - 03:30

Δίοδος – Επαφή PN (Αρχή λειτουργίας & Εφαρμογές), Πυκνωτής MOS, Τρανζίστορ MOSFET (Αρχή λειτουργίας & Προκλήσεις στην εποχή της Νανοτεχνολογίας)

24/10/2016 - 20:15

Η πρώτη διάλεξη είναι μία εισαγωγική διάλεξη πάνω στη Νανοηλεκτρονική και συνοψίζει μεγάλο κομμάτι της ύλης που θα ασχοληθούμε κατά τη διάρκεια του μαθήματος.

27/12/2016 - 21:00

Συνημμένο βρίσκετε το manual του προγράμματος Microwind v.3.5

20/11/2016 - 03:00

Σε αυτό το εγχειρίδιο περιγράφεται η διαδικασία μετρήσεων του πάχους λεπτών υμενίων με το σύστημα FR-Basic VIS/NIR.

04/11/2016 - 11:45

Σε αυτό το εργαστήριο αναλύονται οι πηγές φωτός και πώς αυτό επηρεάζει τις μετρήσεις πάχους μέσω της μεθόδου White Light Reflectance Spectroscopy. Αρχή λειτουργίας των LASER.