
Nanodispositius Electrònics
Codi: 106824Crèdits: 6
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Nanociència i Nanotecnologia | OP | 4 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- Xavier Cartoixa Soler
- Correu electrònic :
- xavier.cartoixa@uab.cat
Equip docent
- Jordi Suñé Tarruella
- Ferran Paredes Marco
- Xavier Oriols Pladevall
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Cal tenir coneixements bàsics de Mecànica Quàntica, dispositius electrònics, i estat sòlid.
Objectius
- Identificar els límits físics de la tecnologies actuals de processat de la informació i conèixer quines alternatives es proposen des de la nanotecnologia.
- Conèixer els fonaments de les diferents aproximacions al transport electrònic en dispositius.
- Descriure el funcionament de dispositius nanoelectrònics i espintrònics.
Resultats d'aprenentatge
- CM19 (Treballar amb autonomia en la resolució de problemes i casos pràctics relacionats amb els fenòmens a la nanoescala.) Treballar amb autonomia en la resolució de problemes i casos pràctics relacionats amb els fenòmens a la nanoescala.
- KM35 (Descriure els elements, les arquitectures i els principis fisicoquímics dels sistemes MEM i NEM i identificar-ne les aplicacions principals.) Descriure els elements, les arquitectures i els principis fisicoquímics dels sistemes MEM i NEM i identificar-ne les aplicacions principals.
- SM30 (Predir el comportament, les propietats i les aplicacions de nanomaterials i nanosistemes com a conseqüència de la baixa dimensionalitat.) Predir el comportament, les propietats i les aplicacions de nanomaterials i nanosistemes com a conseqüència de la baixa dimensionalitat.
Continguts
1. El transistor MOS en el model de transport difusiu
Introducció a la nanoelectrònica. Corrents en el MOSFET. Electrostàtica del transistor. Límits del model clàssic.
2. El model de transport de Landauer
Formulació del model. Conductància quantitzada. El MOSFET bal.lístic i quasi-bal·lístic.
3. Circuits neuromòrfics amb memristors
Propietats i implementacions en estat sòlid dels memristors. Xarxes neuronals per a intel·ligència artificial implementada en hardware.
4. Dispositius fotònics i optoelectrònics
Isomorfisme entre equacions de Maxwell i Schrödinger. Cristalls fotònics, defectes, guies d’ona i localització d’Anderson. Transicions òptiques i regles de selecció en semiconductors. Làsers basats en nanoestructures (pou i punt quàntic, VCSELs, de cascada quàntica...). Fotons entrellaçats per a criptografia quàntica. Nanofotònica i el mercat.
5. Dispositius nanoelectrònics basats en spin
Dinàmica de spins aïllats i en sòlids. Vàlvules de spin i magnetoresistència gegant. Capçals de lectura en discs durs, acobladors de circuits. Spin-transfer torque. Memòries RAM magnètiques (MRAMs). Injecció de spins a semiconductors. Mecanismes de relaxació de spins en semiconductors. Transistors de spin. Computació quàntica basada en spins.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Pràctiques de laboratori | 8 | 0,32 | CM19, KM35, SM30 |
| Classes magistrals | 30 | 1,2 | KM35, SM30 |
| Resolució de problemes i treballs de laboratori | 30 | 1,2 | CM19, KM35, SM30 |
| Estudi de fonaments teòrics | 68 | 2,72 | CM19, KM35, SM30 |
| Pràctiques d'aula | 10 | 0,4 | CM19, KM35, SM30 |
La formació es basarà en classes magistrals complementades amb pràctiques d’aula i de laboratori. Es faran activitats autònomes que inclouran la resolució de problemes, la lectura crítica de textos.
Per a aquesta assignatura, es permet l'ús de tecnologies d'Intel·ligència Artificial (IA) exclusivament en tasques de cerca bibliogràfica o d’informació, correcció de textos o traduccions.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Problemes i treballs independents | 20% | 0 | 0 | CM19, SM30 |
| Pràctiques de laboratori | 25% | 0 | 0 | CM19, SM30 |
| Prova de síntesi | 55% | 4 | 0,16 | KM35, SM30 |
La realització de les pràctiques de laboratori és obligatòria, i cal aprovar les pràctiques separadament.
Avaluació continuada
Per a aprovar l’assignatura cal una nota mínima de 4 en la prova de síntesi. Això es pot obtenir o bé:
a) Quan el promig de les proves parcials de síntesi assoleixi el 4, i cap de les proves parcials tingui una qualificació inferior a 2.
b) Quan la prova de síntesi de recuperació assoleixi el mínim de 4.
Per presentar-se a la prova de síntesi de recuperació cal haver-se presentat prèviament a les dues proves parcials de síntesi i haver aprovat les pràctiques.
Avaluació única
L’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de realitzar una prova final que consistirà en un examen escrit de tot el temari teòric i de problemes de l’assignatura, i una prova oral on es cobriran aspectes de la part de teoria que no hagin estat tractats a la prova escrita. Aquestes proves es realitzaran el dia en què els i les estudiants de l’avaluació contínua fan l’examen del segon parcial.
La prova escrita determinarà la nota que entrarà a la "Prova de síntesi", mentre que la prova oral determinarà la nota que entrarà a "Problemes i treballs indepensdents".
Si la nota de la prova de síntesi no arriba a 4, o la nota final no arriba a 5, l’estudiant té una altra oportunitat de superar l’assignatura mitjançant l’examen escrit de recuperació que se celebrarà en la data que fixi la coordinació de la titulació. En aquesta prova es podrà recuperar el 75% de la nota corresponent a l'assignatura; és a dir, la nota obtinguda substituirà la de les proves escrita i oral de l'avaluació única. La part de pràctiques no és recuperable.
Matrícules d'honor i pujar nota
Les matrícules d'honor es concediran amb preferència als resultats de les proves de síntesi parcials (av. contiuada) / escrita+oral (av. única) sobre la de recuperació. Es podrà anar a la prova de síntesi de recuperació a pujar nota, però en cas d'obtenir una qualificació inferior a la de la mitjana de les proves parcials / escrita+oral, la qualificació de síntesi final serà la mitjana entre el promig dels parcials i la nota de recuperació.
Les proves de síntesi podran ser substituïdes por problemes i treballs independents addicionals si les autoritats determinen que no es puguin realitzar exàmens presencials.
Frau acadèmic
La realització de qualsevol irregularitat en un acte d’avaluació (frau acadèmic, plagi o ús indegut de la IA, tret que aquest ús estigui autoritzat expressament a la guia docent), que pugui conduir a una variació significativa de la qualificació, suposa que aquest acte es qualificarà amb un 0. En cas que la guia docent prevegi que per superar l’assignatura sigui requisit imprescindible haver obtingut una nota mínima en aquest acte d’avaluació o que es produeixin diverses irregularitats en els actes d’avaluació d’una mateixa assignatura, la qualificació final d’aquesta assignatura és 0. Al marge d’això, es podrà instruir un procés disciplinari a l’estudiant que incorri en alguna d’aquestes irregularitats.
Bibliografia
S. V. Gaponenko
Introduction to Nanophotonics
Cambridge University Press (2010)
P.N. Prasad
Nanophotonics
Wiley (2004)
Y. Tsividis and C. McAndrew
Operation and Modeling of the MOS Transistor
Oxford University Press (2010)
S.M Sze and K.K. Ng
Physics of Semiconductor Devices
Wiley (2007)
J. Burghartz
Guide to State-of-the-Art Electron Devices
Wiley (2013)
R. Waser
Nanoelectronics and Information Technology
Wiley (2005)
S. Bandyopadhyay and M. Cahay
Introduction to spintronics
CRC Press (2008)
M. Lundstrom
Fundamentals of carrier transport
Cambridge University Press (2009)
Programari
Una de les pràctiques requerirà ús de python.
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Tipus de docència | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoria | 1 | Català/Castellà | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 1 | Català/Castellà | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 1 | Català/Castellà | primer quadrimestre | matí-mixt |