Nanoelectrónica, Grafeno y materiales bidimensionales

Todas las líneas se desarrollan en el marco de una red internacional: El laboratorio de Nanoelectrónica de la Universidad de Granada es miembro del Instituto SINANO.

Palabras clave

biosensores, Circuitos flexibles, Grafeno, materiales bidimensionales, Nanoelectrónica, TIC,

Resumen científico

El objetivo es el de explicar el comportamiento de los dispositivos nanoelectrónicos y su aplicación para resolver los desafíos que plantea la Sociedad.

El laboratorio de Nanoelectrónica, grafeno y semiconductores bidimensionales de la Universidad de Granada está formado por 16 miembros (7 doctores permanentes + 5 doctores no permanentes + 4 estudiantes de doctorado) de diferentes disciplinas como Ingenieros electrónicos, Físicos, Ingenieros de Telecomunicaciones, cuyo objetivo es el de explicar el comportamiento de los dispositivos nanoelectrónicos y su aplicación para resolver los desafíos que plantea la Sociedad.

Durante los últimos años, las líneas de investigación desarrolladas pueden agruparse de la siguiente forma:

Líneas de investigación básica:

  1. Caracterización estructural y eléctrica de nanodispositivos electrónicos
Caracterización estructural y eléctrica de nanodispositivos electrónicos
Medidas DC, AC, transitorios, pulsadas a baja y alta temperatura de dispositivos electrónicos sobre oblea (hasta 300mm) y encapsulados.
Caracterización bajo la aplicación de campos magnéticos, efecto Hall, ruido de baja frecuencia, caracterización de RF
Desarrollo de nuevas técnicas de caracterización electrónica.
Caracterización con microscopía de fuerza atómica (topografía, medidas eléctricas con resolución nanométrica de estructuras semiconductoras, en ambiente controlado, vacio, medidas en líquidos, con control de temperatura, etc.)
  1. Simulación y modelado:
Simulación y modelado
Cálculo de estructura de bandas: métodos atomísticos (ab-initio, tight-binding, método del pseudopotencial)
Electrostática: Resolución autoconsistente de las ecuaciones de Poisson-Schroedinger en estructuras 2D y 3D de geometría arbitraria.
Transporte: Solución de la ecuación de transporte de Boltzmann por el método de Monte Carlo multisubbanda en estructuras semiconductoras 2D y 3D.
  1. Fabricación, caracterización estructural y eléctrica, y simulación de semiconductores bidimensionales (grafeno y TMDs) y estructuras de Van-der-Waals:
Fabricación, caracterización estructural y eléctrica, y simulación de semiconductores bidimensionales (grafeno y TMDs) y estructuras de Van-der-Waals
Fabricación de películas de grafeno por ablación con láser de óxido de grafeno sobre diferentes substratos (Si, substratos flexibles, papel, tejidos, nanotelas, etc.)
Fabricación de láminas de grafeno transparente por CVD sobre diferentes substratos.
Fabricación de cristales de semiconductores bidimensionales TMDs (dicalcogenuros de metales de transición: MoS2, WS2, MoSe2, WSe2, etc.)
Transferencia de cristales semiconductores TMDs sobre diferentes substratos.
Caracterización estructural y eléctrica de grafeno, rGO, y TMDs.
Funcionalización de grafeno sobre diferentes substratos.
Fabricación de sensores basados en DNA usando grafeno, y RGO.
Fabricación de transistores y estructuras de Van-der-Waals basadas en cristales de TMDs.

Líneas de investigación aplicada:

  1. Diseño de nanodispositivos electrónicos de aplicación específicos para computación y almacenamiento de información:

– Celdas de memoria avanzadas de un solo transistor (18 patentes)

– Microscopía de barrido de microondas de estructuras semiconductoras

2. Aplicaciones biomédicas de la Nanoelectrónica.

Biosensores: Pseudo-MOS, nanotubos, grafeno

  • Diagnóstico médico basado en microscopía de barrido de microondas de tejidos humanos.

 

Todas las líneas anteriores se desarrollan en el marco de una red internacional: El laboratorio de Nanoelectrónica de la Universidad de Granada es miembro del Instituto SINANO (http://www.sinano.org). El Instituto SINANO es una organización europea sin ánimo de lucro que engloba a todos los centros de investigación, universidades e industrias europeas activas en el campo de la Nanoelectrónica. El Sinano Institute engloba a más de 1200 investigadores de 23 instituciones de 12 paises europeos.

En los últimos diez años, el Laboratorio de Nanoelectrónica ha participado en numerosos proyectos europeos de los programas FP6, FP7, H2020, ECSEL, ENIAC, y EUREKA colaborando con numerosas instituciones tanto europeas como internacionales. Los miembros del Laboratorio de Nanoelectrónic han coordinado tres proyectos europeos EUROSOI en FP6, EUROSOI+ en FP7 y REMINDER en H2020.

 

Equipamiento y recursos

Equipamiento para cálculo científico Software Equipamiento
i) Dos(2) clusters Linux para cálculo intensivo: a) 16 nodos, Intel Xeon Dual-Core 2,4 Ghz, b) 16 nodos, Intel Xeon Quad-Core 3.0Ghz.

ii) Acceso a los supercomputadores del Centro de Cálculo de la UGR.

 

Suite de simulación de nanodispositivos electrónicos desarrollado por el propio grupo de investigación con las siguientes herramientas: códigos de Monte Carlo de una partícula para simulación del transporte de transistores convencionales y de Silicio-sobre-Aislante, y código Monte Carlo Multisubbanda para la simulación de las características eléctricas de nanodispositivos electrónicos incluyendo correcciones cuánticas. El laboratorio de Nanoelectrónica, grafeno y semiconductores bidimensionales de la Universidad de Granada ocupa un espacio de 130m2 que incluye una sala blanca de 60m2 (20m2 clase 1000 y 40m2 clase 10000) para fabricación de dispositivos y una sala semi-limpia de 70m2 para caracterización eléctrica y estructural y que están equipadas con los siguientes instrumentos

 

Equipamiento para caracterización electrical y estructural:

Fabricación, caracterización estructural y eléctrica, y simulación de semiconductores bidimensionales (grafeno y TMDs) y estructuras de Van-der-Waals
Microscopio de fuerza atómica NT-MDT Aura
Microscopio óptico Nikon Eclipse LV150N
Dos (2) estaciones de puntas semiautomaticas de 300 mm Suss PA300 ProbeShield and MicroAlign
Una estación de puntas manual criogénica (4.5K-450K) con capacidad para trabajar con campos magnéticos hasta 3T (Janis ST500)
2 sistemas de caracterización Pseudo-MOSFET (Jandel)
•             Sistema de caracterización de ruido electrónico (Synergye concept)
Fabricación de sensores basados en DNA usando grafeno, y RGO.
Fabricación de transistores y estructuras de Van-der-Waals basadas en cristales de TMDs.
Analizadores de semiconductors para medidas IV, CV ( (2) Agilent B1500, (1) Keithley 4200 SCS con 6 SMUs, (1) Keithley 2600B
Un (1) analizador de impedancia 40Hz-110MHz Agilent 4294A
Analizador de redes PNA-X Network analyzer (10MHz-26.5GHz) Agilent N5242A
Generadores de pulsos y funciones arbitrarias (Agilent 81130A 400/660MHz main frame, Agilent B1525, Agilent 81150A 2-channel 120 MHz)
Osciloscopio digital DSOX91604A Infinium – 16 GHz 40/80 GSa/s 4 Channels

Equipamiento para fabricación de nanodispositivos, grafeno y TMDs:

Horno CVD Planartech 2S-TMD con dos tubos de cuarzo para crecimiento de grafeno CVD, hBN and TMDs (MoS2, WS2, MoSe2, WSe2. MoTe2)
Sistema de grabado RIE (Reactive Ion Etching) y grabado por plasma de oxigeno Planartech (Ar, SF6, CF4, O2)
Sistema de litografía de escritura directa por láser Kloé 650
Sistema PVD de deposición de metales, Leybold UNIVEX250, con dos evaporadores térmicos y cuatro sockets para bombardeo iónico
Cuatro cabinas de flujo laminar vertical (class A)
Un banco químico
Limpiador de Ozono programable ProCleaner 220 UV Ozone Cleaner
Spin-coater
Limpiador ultrasónico VWR USC500TH Ultrasonic Cleaner
Un (1) analizador de impedancia 40Hz-110MHz Agilent 4294A
Medidor de pH Crison basic 20

Centro de Investigación de Tecnologias de la Información y las Comunicaciones

Investigadores de la Unidad

"16 miembros (7 doctores permanentes + 5 doctores no permanentes + 4 estudiantes de doctorado) de diferentes disciplinas como Ingenieros electrónicos, Físicos o Ingenieros de Telecomunicaciones"


Francisco Gámiz Pérez

Investigador principal de la unidad

Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores, UGR

Researcher ID / Google Scholar / ORCID

Sobre Francisco Gámiz Pérez

Francisco Gámiz Pérez nació en Granada el 29 de Abril de 1968. Estudió Físicas en la Universidad de Granada, licenciándose en 2001 con la calificación de Premio Extraordinario de Licenciatura. Obtuvo asimismo los premios de la Real Academia de Ciencias Matemáticas, Físico-Químicas y Naturales de Granada al mejor Expediente de Físicas en la convocatoria de 1991, el Premio de la Fundación Sevillana de Electricidad al mejor Expediente de Ciencias de las Universidades de Andalucía, y el Segundo Premio Nacional de Terminación de Estudios Universitarios del Ministerio de Educación y Ciencia. En Enero de 1992 obtuvo una beca de Formación de Profesorado Universitario (FPU) del MEC bajo la dirección de los Prof. Cartujo y López-Villanueva del Departamento de Electrónica de la Universidad de Granada en el Grupo de Investigación de Dispositivos Electrónicos (GRIDE, TIC-105).

En el año 2008 funda el grupo de investigación en Nanoelectrónica de Granada (TIC-216) del que desde entonces es su director y que en la actualidad está formado por 18 investigadores. En Mayo de 2017 la Universidad de Granada junto con Caja-Rural de Granada le ha otorgado el Premio de Excelencia a la I+D+I 2017.


Carlos Navarro Moral

Investigador garante

Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores, UGR

Researcher ID / ORCID

Norberto Salazar

Investigador garante

Carlos Márquez

Investigador garante

Personal del Laboratorio

Principales contribuciones

En los últimos diez años, el Laboratorio de Nanoelectrónica ha participado en numerosos proyectos europeos de los programas FP6, FP7, H2020, ECSEL, ENIAC, y EUREKA colaborando con numerosas instituciones tanto europeas como internacionales.

Referencia bibliográfica de las principales publicaciones

Medina-Bailon, C.; Sampedro, C.; Gamiz, F.; Godoy, A.; Donetti, L.Confinement orientation effects in S/D
Marquez, Carlos; Rodriguez, Noel; Gamiz, Francisco; Ohata, Akiko. Systematic method for electrical characterization of random telegraph noise in MOSFETs. SOLID-STATE ELECTRONICS. 128, pp. 115 – 120.
Cristina Medina Bailón; CARLOS SAMPEDRO MATARÍN; FRANCISCO J GAMIZ PEREZ; ANDRES GODOY
MEDINA; LUCA DONETTI. Confinement Orientation Effects in S/D Tunneling. Solid-State Electronics. 128, pp. 48
Padilla, Jose L.; Alper, Cem; Gamiz, Francisco; Ionescu, Adrian Mihai. Quantum Mechanical Confinement in the Fin Electron-Hole Bilayer Tunnel Field-Effect Transistor. IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES.
Padilla, Jose L.; Alper, Cem; Gamiz, Francisco; Ionescu, Adrian Mihai. Switching Behavior Constraint in the Heterogate Electron-Hole Bilayer Tunnel FET: The Combined Interplay Between Quantum Confinement Effects and Asymmetric Configurations. IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES. 63 – 6, pp. 2570 – 2576.

Proyectos y/o contratos más relevantes

IMPLEMENTATION OF A NOVEL PLATFORM TO MONITOR TUMOUR HETEROGENEITY AS A CRUCIAL DETERMINANT FOR INDIVIDUALIZED DIAGNOSTIC AND THERAPEUTIC OUTCOME.

Nombre del programa: Instituto de Salud Carlos III

Fecha de inicio: 01/01/2017  Duración: 1094 días Cuantía total: 493.625 €

Revolutionary Embedded Memory for Internet of Things Devices and Energy Reduction

Fecha de inicio: 01/01/2016  Duración: 1095 días  Cuantía total: 4.543.793,75 €

Which Architecture Yields Two Other Generations Of Fully depleted Advanced Substrate& Technologies (WAYTOGO FAST )

ComisionEuropea

Fecha de inicio: 01/05/2015  Duración: 730 días Cuantía total: 120.000 €

El transistor pseudo-MOSFET como plataforma CMOS para la detección de agentes patógenos. Aplicación a la detección precoz del virus del papiloma humano (VPH)

Autonómica.Proyectos de Investigación de Excelencia de la Junta de Andalucía

Fecha de inicio: 01/01/2015  Duración: 1096 días

OPTIMIZACION DE LA CELDA DE MEMORIA A2RAM PARA LOS PROXIMOS NODOS TECNOLOGICOS.

 

Ámbito geográfico: Nacional

Fecha de inicio: 01/01/2015  Duración: 1095 días

 

Cuantía total: 257.125 €