Nanoscale capacitance microscopy of thin dielectric films

We present an analytical model to interpret nanoscale capacitance microscopy measurements on thin dielectric films. The model displays a logarithmic dependence on the tip-sample distance and on the film thickness-dielectric constant ratio and shows an excellent agreement with finite-element numerical simulations and experimental results on a broad range of values. Based on these results, we discuss the capabilities of nanoscale capacitance microscopy for the quantitative extraction of the dielectric constant and the thickness of thin dielectric films at the nanoscale.

Desenvolupament d'interfícies HW per a FPGA des de Matlab

Aquest projecte consisteix en el desenvolupament d’estructures hardware digitals, sintetitzables sobre FPGA i realitzades des d’un entorn gràfic de disseny a nivell de sistema (alt nivell). S'ha escollit el Simulink (entorn gràfic que treballa sobre el software matemàtic Matlab de Mathworks) com a entorn de disseny, i que gràcies a la interfície proporcionada per Altera (DSPBuilder) és capaç de generar codi VHDL sintetitzable. Concretament ens centrarem en la gestió d’un sistema capturador d'imatges de comptadors del cabal d'aigua, en el qual volem fer la caracterització del comptador. Aquest capturador consta bàsicament d'un sensor d'imatge i una FPGA. En aquesta caracterització el que es pretén es ajustar els diferents paràmetres del sistema per fer que la lectura sigui òptima per a cada model de comptador que existeixen al mercat, com ara l'exposició del sensor, el guany d'un color, la realització d'un filtrat de la imatge, etc.

Simulations of parasitic and intrinsic capacitances related to Multiple-Gate-Field-Effect Transistor architectures

Report for the scientific sojourn carried out at the Université Catholique de Louvain, Belgium, from March until June 2007. In the first part, the impact of important geometrical parameters such as source and drain thickness, fin spacing, spacer width, etc. on the parasitic fringing capacitance component of multiple-gate field-effect transistors (MuGFET) is deeply analyzed using finite element simulations. Several architectures such as single gate, FinFETs (double gate), triple-gate represented by Pi-gate MOSFETs are simulated and compared in terms of channel and fringing capacitances for the same occupied die area. Simulations highlight the great impact of diminishing the spacing between fins for MuGFETs and the trade-off between the reduction of parasitic source and drain resistances and the increase of fringing capacitances when Selective Epitaxial Growth (SEG) technology is introduced. The impact of these technological solutions on the transistor cut-off frequencies is also discussed. The second part deals with the study of the effect of the volume inversion (VI) on the capacitances of undoped Double-Gate (DG) MOSFETs. For that purpose, we present simulation results for the capacitances of undoped DG MOSFETs using an explicit and analytical compact model. It monstrates that the transition from volume inversion regime to dual gate behaviour is well simulated. The model shows an accurate dependence on the silicon layer thickness,consistent withtwo dimensional numerical simulations, for both thin and thick silicon films. Whereas the current drive and transconductance are enhanced in volume inversion regime, our results show thatintrinsic capacitances present higher values as well, which may limit the high speed (delay time) behaviour of DG MOSFETs under volume inversion regime.

Classificació i importància dels elements paisatgístics del territori Tsimane' segons la percepció local

En aquesta tesis es presenten els resultats de la investigació duta a terme a les comunitats indígenes Tsimane’ de l’Amazònia boliviana. La investigació estudia la percepció dels indígenes sobre l’etnoclassificació del seu territori. S’estableix una clau de classificació i es determina la importància dels elements paisatgístics del territori Tsimane’ segons la percepció local. Aquesta informació permetrà integrar el coneixement local dins dels programes de desenvolupament integral i de planificació territorial en l’Amazònia Boliviana. L’estudi conclou que la població Tsimane’ classifica els elements paisatgístics del seu entorn en 89 taques conformades per una espècies arbòria dominant i que estan incloses en un o més dels nou paisatges identificats: Därsi Därä, Sajras, Sinues Ojñi’, Mayes, Múcúya, Tsäquis Därä, Cum, Tajñi’ i Jaman. A partir d’un anàlisi multicriteri s’ha determinat una importància total per cada paisatge segons els següents criteris d’importància: diversitat de taques, activitats econòmiques realitzables, presència espiritual, percepció individual i importància relativa segons els altres paisatges. Així doncs s’ha trobat que el paisatge més important és el Därsi Därä (bosc primari caracteritzat per un estrat arbori superior a 50 metres d’altura). També s’han analitzat les dades discernint segons el gènere de l’entrevistat i segons la proximitat de les comunitats estudiades a la ciutat més propera.

Influència del context geològic i hidrogeològic en l'eficiència energètica dels sistemes geotèrmics de molt baixa entalpia

L’elevat consum energètic de les societats actuals, així com la impossibilitat de sostenir-lo a llarg termini implica la cerca de noves fonts d’energia. D’aquesta manera, en el camp de la climatització residencial, l’energia geotèrmica de molt baixa entalpia es posiciona com una alternativa als recursos energètics actuals. Així, els primers metres de subsòl presenten una temperatura adequada per al seu aprofitament calorífic, mitjançant els sistemes geotèrmics de bomba de calor. Si bé a nivell energètic, són sistemes, intrínsecament, molt eficients, el seu rendiment pot patir importants variacions davant dels canvis en les condicions del medi geològic i hidrogeològic. Especialment, els col·lectors de calor verticals, treballen, amb freqüència, en el si de les formacions hidrogeològiques. En aquest sentit, els canvis del nivell hidràulic i de la temperatura de l’aigua de l’aqüífer es manifesten amb variacions de la conductivitat tèrmica equivalent i del flux subterrani d’aigua, que alhora, aquestes, es tradueixen en alteracions del flux subterrani de calor. Davant d’aquest fet, l’avaluació quantitativa de l’efecte d’aquestes fluctuacions que es presenta en aquest treball mostra petites variacions del nivell hidràulic i de la temperatura de l’aigua comporten canvis molt notables en l’eficiència dels sistemes verticals de bomba de calor geotèrmica.

Underwater Gigamosaicing

El procés de fusió de dues o més imatges de la mateixa escena en una d'única i més gran és conegut com a Image Mosaicing. Un cop finalitzat el procés de construcció d'un mosaic, els límits entre les imatges són habitualment visibles, degut a imprecisions en els registres fotomètric i geomètric. L'Image Blending és l'etapa del procediment de mosaicing a la que aquests artefactes són minimitzats o suprimits. Existeixen diverses metodologies a la literatura que tracten aquests problemes, però la majoria es troben orientades a la creació de panorames terrestres, imatges artístiques d'alta resolució o altres aplicacions a les quals el posicionament de la càmera o l'adquisició de les imatges no són etapes rellevants. El treball amb imatges subaquàtiques presenta desafiaments importants, degut a la presència d'scattering (reflexions de partícules en suspensió) i atenuació de la llum i a condicions físiques extremes a milers de metres de profunditat, amb control limitat dels sistemes d'adquisició i la utilització de tecnologia d'alt cost. Imatges amb il·luminació artificial similar, sense llum global com la oferta pel sol, han de ser unides sense mostrar una unió perceptible. Les imatges adquirides a gran profunditat presenten una qualitat altament depenent de la profunditat, i la seva degradació amb aquest factor és molt rellevant. El principal objectiu del treball és presentar dels principals problemes de la imatge subaquàtica, seleccionar les estratègies més adequades i tractar tota la seqüència adquisició-procesament-visualització del procés. Els resultats obtinguts demostren que la solució desenvolupada, basada en una Estratègia de Selecció de Límit Òptim, Fusió en el Domini del Gradient a les regions comunes i Emfatització Adaptativa d'Imatges amb baix nivell de detall permet obtenir uns resultats amb una alta qualitat. També s'ha proposat una estratègia, amb possibilitat d'implementació paral·lela, que permet processar mosaics de kilòmetres d'extensió amb resolució de centímetres per píxel.

Caracterització i conservació d’una població de tortuga de rierol (Mauremys Leprosa) a l’ein del riu Llobregat al terme d’Abrera

S'ha estudiat una població de tortuga de rierol (Mauremys leprosa) present al curs principal del riu Llobregat, al seu pas pel municipi d'Abrera (Baix Llobregat). El tram té una longitud de 4.140 metres de recorregut sinuós, inclòs a l'EIN Riu Llobregat, amb predomini d'albaredes i pollancredes. S'ha caracteritzat el tram de riu segons el tipus de secció que presenta al llarg de l'àrea d'estudi. L'activitat de les tortugues comprèn de mitjans de febrer a mitjans de novembre, sense que s'hagi detectat una disminució a l'estiu. L'ús de l'espai no és uniforme amb una marcada preferència per trams del riu amb una certa fondària i velocitat de l'aigua alentida. S’han capturat 68 tortugues de rierol mitjançant nanses de pesca adaptades i, un cop marcades, s'han alliberat al mateix lloc. Per a cada animal es van obtenir les dades biomètriques i es va determinar el sexe. Mitjançant el mètode de captura-recaptura s'ha estimat la mida de la població en 100 ± 11 individus. La ràtio de sexes de la població és de 2:1 a favor dels mascles. La distribució de classes d'edats permet comprovar que la població està ben estructurada. No s'ha comprovat la reproducció, tot i que el nombre de femelles reproductores és elevat. La falta de captures de nounats i d’individus d'un hivern d’edat, i el baix nombre de juvenils capturats fa pensar que la taxa de reclutament és baixa. La mobilitat dels animals aigües amunt està limitada per la presència de dos assuts a l'àrea d'estudi, la qual cosa compromet la connectivitat de la població dins i fora de l'àrea d'estudi. També s'ha detectat la presència de tortuga de Florida (Trachemys scripta spp.) sense que s'hagi observat cap interacció entre ambdues espècies. Es proposen un seguit de mesures per afavorir la conservació de la tortuga de rierol.

Implementación de resonadores serie en derivación mediante stubs en derivación de salto de impedancia: análisis y limitaciones

En aquest projecte s'analitzen les limitacions de la implementació de ressonadors sèrie en derivació en tecnologia microstrip mitjançant un stub en derivació de salt d'impedància (SISS). L'esmentada estructura està composada per una línea d'alta impedància carregada amb una línea de baixa impedància acabada en circuit obert. El seu comportament en freqüència és equivalent al d'un ressonador sèrie en derivació sempre i quan les longituds de les seves línies siguin elèctricament petites. Sota aquestes condicions, bàsicament, la línia d'alta impedància sintetitza una inductància, mentre que la línia de baixa impedància una capacitat. La limitació en els valors mínim i màxim de la impedància característica que es poden implementar implica una limitació sobre la inductància i la capacitat que es poden sintetitzar mitjançant el SISS.

Identificació de paisatges funcionals mitjançant anàlisi cluster

El terme paisatge i les seves aplicacions són cada dia més utilitzats per les administracions i altres entitats com a eina de gestió del territori. Aprofitant la gran quantitat de dades en bases compatibles amb SIG (Sistemes d’Informació Geogràfica) existents a Catalunya s’ha desenvolupat una síntesi cartogràfica on s’identifiquen els Paisatges Funcionals (PF) de Catalunya, concepte que fa referència al comportament fisico-ecològic del terreny a partir de variables topogràfiques i climàtiques convenientment transformades i agregades. S’ha utilitzat un mètode semiautomàtic i iteratiu de classificació no supervisada (clustering) que permet la creació d’una llegenda jeràrquica o nivells de generalització. S’ha obtingut com a resultat el Mapa de Paisatges Funcionals de Catalunya (MPFC) amb una llegenda de 26 categories de paisatges i 5 nivells de generalització amb una resolució espacial de 180 m. Paral·lelament, s’han realitzat validacions indirectes sobre el mapa obtingut a partir dels coneixements naturalistes i la cartografia existent, així com també d’un mapa d’incertesa (aplicant lògica difusa) que aporten informació de la fiabilitat de la classificació realitzada. Els Paisatges Funcionals obtinguts permeten relacionar zones de condicions topo-climàtiques homogènies i dividir el territori en zones caracteritzades ambientalment i no políticament amb la intenció que sigui d’utilitat a l’hora de millorar la gestió dels recursos naturals i la planificació d’actuacions humanes.

Participació de les aigües subterrànies en la gènesi d'ambients palustres continentals: el cas dels prats de Sant Sebastià (Caldes de Malavella, Girona)

The area known as 'prats de Sant Sebastià' is in Caldes de Malavella. It is part of the wetlands located in the south-eastern end of the Selva Basin. Several areas with unusually high conductivity (EC up to 24,500 uS/cm) have been identified in this place. This fact allows highly specialised and comparatively rare botanical species to grow in this area. These saline soils follow a north-south line-up. The geophysical data, obtained with a field conductivemeter (EM 31), show that this superficial line-up continues in the subsoil. In addition to this, the conductivity cartography, made for an electromagnetic exploration depth of 6 meters, shows that the width of the region where these salinity anomalies take place increases in depth. When included in the hidrogeological context of this sector of the Selva Basin, these data bring new elements for the study of the genesis and working of these marshy environments.The model that future research will have to confirm, maintains that the groundwater discharges coming from the underlying hydrogeothermal aquifer are a conditioning factor of the aforementioned phenomenon. This ascending flow of highly mineralised waters (TDS of about 3,500 mg/l) can produce and keep stable the soil salinity

Frequency resolved admittance spectroscopy measurements on In0.52Al0.48As/InxGa1¿xAs/In0.52Al0.48As single quantum well structures

In this work a new admittance spectroscopy technique is proposed to determine the conduction band offset in single quantum well structures (SQW). The proposed technique is based on the study of the capacitance derivative versus the frequency logarithm. This method is found to be less sensitive to parasitic effects, such as leakage current and series resistance, than the classical conductance analysis. Using this technique, we have determined the conduction band offset in In0.52Al0.48As/InxGa1¿xAs/In0.52Al0.48As SQW structures. Two different well compositions, x=0.53, which corresponds to the lattice¿matched case and x=0.60, which corresponds to a strained case, and two well widths (5 and 25 nm) have been considered. The average results are ¿Ec=0.49±0.04 eV for x=0.53 and ¿Ec =0.51±0.04 eV for x=0.6, which are in good agreement with previous reported data.

A physical frequency-dependent compact model for RF integrated inductors

A frequency-dependent compact model for inductors in high ohmic substrates, which is based on an energy point-of-view, is developed. This approach enables the description of the most important coupling phenomena that take place inside the device. Magnetically induced losses are quite accurately calculated and coupling between electric and magnetic fields is given by means of a delay constant. The later coupling phenomenon provides a modified procedure for the computation of the fringing capacitance value, when the self-resonance frequency of the inductor is used as a fitting parameter. The model takes into account the width of every metal strip and the pitch between strips. This enables the description of optimized layout inductors. Data from experiments and electromagnetic simulators are presented to test the accuracy of the model.

Majority carrier capture cross section determination in the large deep trap concentration cases

A method to determine the thermal cross section of a deep level from capacitance measurements is reported. The results enable us to explain the nonexponential behavior of the capacitance versus capture time when the trap concentration is not negligible with respect to that of the shallow one, and the Debye tail effects are taken into account. A figure of merit for the nonexponential behavior of the capture process is shown and discussed for different situations of doping and applied bias. We have also considered the influence of the position of the trap level"s energy on the nonexponentiality of the capture transient. The experimental results are given for the gold acceptor level in silicon and for the DX center in Al0.55 Ga0.45As, which are in good agreement with the developed theory.

On the artificial creation of the EL2 center by means of boron implantation in gallium arsenide

In the present work, an analysis of the dark and optical capacitance transients obtained from Schottky Au:GaAs barriers implanted with boron has been carried out by means of the isothermal transient spectroscopy (ITS) and differential and optical ITS techniques. Unlike deep level transient spectroscopy, the use of these techniques allows one to easily distinguish contributions to the transients different from those of the usual deep trap emission kinetics. The results obtained show the artificial creation of the EL2, EL6, and EL5 defects by the boron implantation process. Moreover, the interaction mechanism between the EL2 and other defects, which gives rise to the U band, has been analyzed. The existence of a reorganization process of the defects involved has been observed, which prevents the interaction as the temperature increases. The activation energy of this process has been found to be dependent on the temperature of the annealing treatment after implantation, with values of 0.51 and 0.26 eV for the as‐implanted and 400 °C annealed samples, respectively. The analysis of the optical data has corroborated the existence of such interactions involving all the observed defects that affect their optical parameters

Magnetostratigraphy of the Miocene continental deposits of the Montes de Castejón (central Ebro basin, Spain): geochronological and paleoenvironmental implications

A detailed magnetostratigraphic study has been carried out in the early to middle Miocene distal alluvial and lacustrine sediments of the Montes de Castejón (central Ebro Basin). The study was based on the analysis of 196 magnetostratigraphic sites sampled along a stratigraphic interval of about 240 meters. Local magnetostratigraphy yielded a sequence of 12 magnetozones (6 normal and 6 reverse) which could be correlated with the Geomagnetic Polarity Time Scale (GPTS) interval C5Cr to C5AD (between 17 and 14.3 Ma.). The sampled sedimentary sequences include the boundary between two tectosedimentary units (TSU, T5 and T6) already defined in the Ebro Basin. The magnetostratigraphy of the Montes de Castejón allows to date the T5/T6 TSU boundary at 16.14 Ma, within chron C5Cn.1n. This magnetostratigraphy also allows us to analyse in detail as well as to discuss the variations in sedimentation rates through space and time between different lacustrine environments: Outer carbonate lacustrine fringes and distal alluvial plains (Montes de Castejón sections) show higher sedimentation rates than offshore lacustrine areas (San Caprasio section, 50 km east of Montes de Castejón).