Study of silicon-on-insulator multiple-gate MOS structures including band-gap engineering and self heating effects

The progresses of electron devices integration have proceeded for more than 40 years following the well–known Moore’s law, which states that the transistors density on chip doubles every 24 months. This trend has been possible due to the downsizing of the MOSFET dimensions (scaling); however, new issues and new challenges are arising, and the conventional ”bulk” architecture is becoming inadequate in order to face them. In order to overcome the limitations related to conventional structures, the researchers community is preparing different solutions, that need to be assessed. Possible solutions currently under scrutiny are represented by: • devices incorporating materials with properties different from those of silicon, for the channel and the source/drain regions; • new architectures as Silicon–On–Insulator (SOI) transistors: the body thickness of Ultra-Thin-Body SOI devices is a new design parameter, and it permits to keep under control Short–Channel–Effects without adopting high doping level in the channel. Among the solutions proposed in order to overcome the difficulties related to scaling, we can highlight heterojunctions at the channel edge, obtained by adopting for the source/drain regions materials with band–gap different from that of the channel material. This solution allows to increase the injection velocity of the particles travelling from the source into the channel, and therefore increase the performance of the transistor in terms of provided drain current. The first part of this thesis work addresses the use of heterojunctions in SOI transistors: chapter 3 outlines the basics of the heterojunctions theory and the adoption of such approach in older technologies as the heterojunction–bipolar–transistors; moreover the modifications introduced in the Monte Carlo code in order to simulate conduction band discontinuities are described, and the simulations performed on unidimensional simplified structures in order to validate them as well. Chapter 4 presents the results obtained from the Monte Carlo simulations performed on double–gate SOI transistors featuring conduction band offsets between the source and drain regions and the channel. In particular, attention has been focused on the drain current and to internal quantities as inversion charge, potential energy and carrier velocities. Both graded and abrupt discontinuities have been considered. The scaling of devices dimensions and the adoption of innovative architectures have consequences on the power dissipation as well. In SOI technologies the channel is thermally insulated from the underlying substrate by a SiO2 buried–oxide layer; this SiO2 layer features a thermal conductivity that is two orders of magnitude lower than the silicon one, and it impedes the dissipation of the heat generated in the active region. Moreover, the thermal conductivity of thin semiconductor films is much lower than that of silicon bulk, due to phonon confinement and boundary scattering. All these aspects cause severe self–heating effects, that detrimentally impact the carrier mobility and therefore the saturation drive current for high–performance transistors; as a consequence, thermal device design is becoming a fundamental part of integrated circuit engineering. The second part of this thesis discusses the problem of self–heating in SOI transistors. Chapter 5 describes the causes of heat generation and dissipation in SOI devices, and it provides a brief overview on the methods that have been proposed in order to model these phenomena. In order to understand how this problem impacts the performance of different SOI architectures, three–dimensional electro–thermal simulations have been applied to the analysis of SHE in planar single and double–gate SOI transistors as well as FinFET, featuring the same isothermal electrical characteristics. In chapter 6 the same simulation approach is extensively employed to study the impact of SHE on the performance of a FinFET representative of the high–performance transistor of the 45 nm technology node. Its effects on the ON–current, the maximum temperatures reached inside the device and the thermal resistance associated to the device itself, as well as the dependence of SHE on the main geometrical parameters have been analyzed. Furthermore, the consequences on self–heating of technological solutions such as raised S/D extensions regions or reduction of fin height are explored as well. Finally, conclusions are drawn in chapter 7.

Un protagonista del commercio librario nell'Italia dei lumi: Moïsè Beniamino Foà (1730-1821)

Nell’alveo delle indagini sulla storia del commercio librario nell’Italia del Settecento, attente a individuare i legami fra circolazione del libro, diffusione delle idee illuministe e riforme politiche nella seconda metà del secolo, la ricerca ha l’obiettivo di offrire un quadro articolato della fisionomia di un mercante del libro attivo nel periodo più intenso del riformismo estense nel ducato di Modena: Moïsè Beniamino Foà (1730-1821). Il primo capitolo della tesi riguarda le cariche ufficiali che questi ricoprì al servizio delle istituzioni culturali promosse da Francesco III d’Este, le vicende che lo implicarono nelle maglie della censura e il suo impegno civile e politico a favore dei processi di emancipazione degli ebrei in età giacobina e napoleonica. Il secondo tenta di interpretare la genesi della sua fortuna economica attraverso l’esame del testamento e dell’inventario dell’asse ereditario: nel panorama di precarietà dei mestieri del libro dal secolo dei lumi ai primi decenni della Restaurazione, pare arduo individuare un libraio comparabile a Foà per solidità e capacità di investimento. All’analisi della clientela del mercante è dedicato il terzo capitolo, che si sviluppa seguendo il filo dei rapporti diplomatici intessuti da Francesco III con le corti italiane nell’orbita dell’influenza politica e culturale asburgica. Si descrivono, quindi, i viaggi europei e la rete dei contatti commerciali che garantirono la ricchezza dell’offerta rispecchiata dai numerosi cataloghi librari pubblicati nel corso di oltre un cinquantennio. Di questi si offre una descrizione bibliografica e quantitativa con un affondo sulla diffusione del libro scientifico. Con la fisionomia del mercante viaggiatore, Foà coniugava quella dell’erudito bibliofilo: la ricerca si conclude con la presentazione della sua biblioteca e dei suoi rapporti con i filologi dell’epoca.

Un Mediolaniensis mos in epigrafia: l'officina epigrafica di Mediolanum

Si compie un'indagine al fine di determinare se all'interno dell'epigrafia romana fossero presenti precise specificità locali e quale livello di consapevolezza ne avessero i fruitori del mezzo epigrafico. Campione di indagine è l'orizzonte epigrafico di Mediolanum, di cui si definiscono le specificità - monumentali, impaginative, sintattiche, ma anche relative a maestranze e committenza - per confronto con le produzioni epigrafiche circostanti. Il quadro finale è quello di una produzione ben inserita negli orizzonti cisalpino e transpadano, ma che allo stesso tempo se ne differenzia per una serie di peculiarità, che in taluni casi sembrerebbero volutamente ricercate dai committenti.