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Sensori

13 ottobre 2016

Microelettronica, dispositivi MEMS e NEMS, semiconduttori, sensori

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ore 10.00

Introduzione a cura del moderatore

Riccardo Bertacco / POLIFAB

Riccardo Bertacco (orcid.org/0000-0002-8109-9166) received his PhD in Physics in 2000. In 2001 he has been visiting researcher in the group of A. Fert (Nobel Laureate for Physics 2007) working on oxide spintronics. Since 2005, is associate professor at the Physics Department of Politecnico di Milano, where he leads the Nanomagnetism for Biology and Spintronics group (http://nabis.fisi.polimi.it/). He is also the deputy director of the novel clean-room (PoliFab) for micro and nanofabrication of POLIMI (http://polifab.polimi.it/). In his career he has coordinated 5 research projects and he has been the tutor of more than 30 students for their Master’s thesis (roughly 3/year), 14 PhD students and 5 post-docs. He is member of IEEE, IEEE Magnetic Society and AIMagn – Società Italiana di Magnetismo. He is author of more than 120 papers in international journals, two chapters of books and 7 patent applications. Current H index: 25(Google Scholar).

ore 10.10

Nanofabbricazione di meta-materiali magnetici mediante “Thermal Assisted Magnetic Scanning Probe Lithography”

Riccardo Bertacco / POLIFAB

Riccardo Bertacco (orcid.org/0000-0002-8109-9166) received his PhD in Physics in 2000. In 2001 he has been visiting researcher in the group of A. Fert (Nobel Laureate for Physics 2007) working on oxide spintronics. Since 2005, is associate professor at the Physics Department of Politecnico di Milano, where he leads the Nanomagnetism for Biology and Spintronics group (http://nabis.fisi.polimi.it/). He is also the deputy director of the novel clean-room (PoliFab) for micro and nanofabrication of POLIMI (http://polifab.polimi.it/). In his career he has coordinated 5 research projects and he has been the tutor of more than 30 students for their Master’s thesis (roughly 3/year), 14 PhD students and 5 post-docs. He is member of IEEE, IEEE Magnetic Society and AIMagn – Società Italiana di Magnetismo. He is author of more than 120 papers in international journals, two chapters of books and 7 patent applications. Current H index: 25(Google Scholar).

Nell’intervento sarà presentata una nuova tecnologia [1] che permette di definire strutture magnetiche di dimensioni nanometriche in multistrati magnetici continui, senza produrre alcuna modifica fisico-chimica del materiale, in modo completamente reversibile e riconfigurabile: “Thermal assisted magnetic scanning probe lithography (tam-SPL)”. Essa è completamente diversa dalle tecniche convenzionali di fabbricazione (litografia ottica o elettronica) che si basano su un’asportazione selettiva del film nelle zone non protette. Nel caso della tam-SPL la struttura viene scritta sottoponendo un multistrato, composto da uno strato ferromagnetico e da uno antiferromagnetico, ad un ciclo di riscaldamento e raffreddamento estremamente localizzato, prodotto dalla punta calda di un microscopio a forza atomica che effettua una scansione della zona predefinita. Un campo magnetico esterno fissa la direzione nella quale il trattamento riesce a spostare il ciclo d’isteresi magnetico locale del materiale, in modo da scrivere delle configurazioni magnetiche che non potrebbero essere realizzate in altro modo. La tecnica permette quindi di plasmare alla nanoscala le proprietà di un film magnetico, come se si stesse scrivendo su una lavagna, con la possibilità di modificare, cancellare e riscrivere le proprietà magnetiche locali.
[1] E. Albisetti et al., “Nanopatterning reconfigurable magnetic landscapes via thermally assisted scanning probe lithography”, Nature Nanotechnology 11, 545–551 (2016)

ore 10.30

Sensori e Energy Harvesting: dai MEMS in Silicio alle Opportunità delle Tecnologie Ibride

Vittorio Ferrari / Università degli Studi di Brescia

Negli scenari emergenti di Ubiquitous Sensing e Internet of Things l’importanza e la diffusione dei sensori sono destinate a crescere. Nel contempo, per diminuire la dipendenza da batterie in unità autonome, le tecniche di alimentazione basate su recupero di energia dall’ambiente (energy harvesting) continuano a richiamare interesse e sforzi di ricerca.
Per molti sensori le tecnologie di microlavorazione del silicio offrono oggi soluzioni MEMS mature e affermate, si pensi per esempio agli accelerometri e ai microsistemi inerziali. Esistono tuttavia ambiti nei quali le grandezze fisico/chimiche in gioco, gli effetti di trasduzione coinvolti e le dimensioni o i fattori di forma richiesti sollecitano ad allargare il panorama tecnologico verso approcci ibridi, includendo per esempio processi additivi di deposizione e stampa su vari substrati, elementi elettricamente attivi, quali film piezoelettrici, e, in generale, favoriscono un percorso progettuale orientato all’applicazione.
L’intervento analizza brevemente l’attuale confine tra la microfabbrizazione del silicio e le tecnologie ibride e illustra alcuni esempi di dispositivi sviluppati.
In particolare, verranno presentati microsistemi per test in vitro su cellule, sensori passivi a lettura senza contatto per applicazioni per esempio in confezioni alimentari, soluzioni di energy harvesting basate su film piezoelettrici per microsistemi autoalimentati in campo industriale o wearable.

Vittorio Ferrari
Dip. di Ingegneria dell’Informazione
Università di Brescia

Nel 1988 laurea con lode in Fisica all’Università di Milano. Nel 1993 dottorato di ricerca in Strumentazione Elettronica. Nel 1994, HP Laboratories, Palo Alto, CA, USA. Dal 2006 professore ordinario di Elettronica all’Università di Brescia.
L’attività di ricerca riguarda sensori, microsistemi, circuiti e sistemi elettronici di interfaccia e elaborazione dei segnali. Recenti interessi includono energy harvesting per sensori autonomi, sensori piezoelettrici, sensori risonanti passivi e MEMS con interrogazione contactless, circuiti elettronici di interfaccia per microrisonatori e sensori risonanti al quarzo, sensori e strumentazione per fluidica e microfluidica.
Dal 1990 coinvolto in programmi di ricerca nazionali e internazionali a partecipazione accademica e industriale, spesso con ruolo di coordinamento. Serve nel comitato tecnico delle principali conferenze internazionali nel campo dei sensori e microsistemi, nel comitato editoriale di riviste, e in consigli scientifici di associazioni in Italia e all’estero. E’ autore di più di 170 pubblicazioni scientifiche su riviste, atti di convegni internazionali, libri e capitoli di libri, relatore di presentazioni invitate e keynote, inventore in brevetti nazionali e internazionali.

ore 10.50

Coffee break

ore 11.10

L’evoluzione mercato dei MEMS – Micro Electro-Mechanical Systems

Sandro Dalle Feste / Electronic R&D Director – ST Microelectronics

Dai primi accelerometri nel mondo consumer adottati qualche anno fa dalla Nintendo Wii fino agli Smartphone che rappresentano oggi il mercato con i volumi più alti, il mercato dei MEMS è molto cambiato.

Siamo comunque ancora lontani dal poter dire che tutte le applicazioni e tutti i MEMS sono stati individuati, il meglio devo ancora venire la prossima ondata sarà nel modo in cui gli attuatori MEMS in grado di muovere “piccoli motori”, aiuteranno la crescita del mondo IoT.

Un paio di esempi di attuatori MEMS sono l’autofocus nei cellulari o il 3D printing, e questo è solo l’inizio!

Sandro Dalle Feste was graduated at Politecnico of Milan during 1992 with a degree in Electronic Engineering. He joined STMicroelectronics in 1993 working on Sigma Delta Converters and Digital Signal Processing on CMOS processes. He extended its activity to wide band and high-speed circuits and converters at the end of 90’ becoming a Design Manager for High Speed IPs mainly for communication systems. In this period, he was responsible for the design of various products designed in CMOS and BICMOS process. He then moved to Audio products developing full family of digital power amps for Home Systems and TV application, approaching in this context BCD technologies. Starting from 2010 as Product Development Manager, he took care about system platform developments in cooperation with strategic Customers, including ASICS and MEMS devices and spacing from MEMS sensors to actuators. In this career, he was author of technical publications and patents.
He is now Electronic R&D Director within Analog and MEMS Group with the responsibility for strategic and innovative programs.

ore 11.30

Discussione

ore 12.00

Conclusione della sessione e tutorial

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