Organic functionalisation, doping and characterisation of semiconductor surfaces for future CMOS device applications

Organic Functionalisation, Doping and Characterisation of Semiconductor Surfaces for Future CMOS Device Applications Semiconductor materials have long been the driving force for the advancement of technology since their inception in the mid-20th century. Traditionally, micro-electronic devices based upon these materials have scaled down in size and doubled in transistor density in accordance with the well-known Moore’s law, enabling consumer products with outstanding computational power at lower costs and with smaller footprints. According to the International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), the scaling of metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) is proceeding at a rapid pace and will reach sub-10 nm dimensions in the coming years. This scaling presents many challenges, not only in terms of metrology but also in terms of the material preparation especially with respect to doping, leading to the moniker “More-than-Moore”. Current transistor technologies are based on the use of semiconductor junctions formed by the introduction of dopant atoms into the material using various methodologies and at device sizes below 10 nm, high concentration gradients become a necessity. Doping, the controlled and purposeful addition of impurities to a semiconductor, is one of the most important steps in the material preparation with uniform and confined doping to form ultra-shallow junctions at source and drain extension regions being one of the key enablers for the continued scaling of devices. Monolayer doping has shown promise to satisfy the need to conformally dope at such small feature sizes. Monolayer doping (MLD) has been shown to satisfy the requirements for extended defect-free, conformal and controllable doping on many materials ranging from the traditional silicon and germanium devices to emerging replacement materials such as III-V compounds This thesis aims to investigate the potential of monolayer doping to complement or replace conventional doping technologies currently in use in CMOS fabrication facilities across the world.

Discusión sobre la teoría moderna del portafolio. Aplicación de la internacionalización del portafolio, incluyendo el caso colombiano,

El análisis se realiza en el marco del modelo desarrollado por Markowitz en 1952, Modern Portfolio Theory(MPT), el cual en esencia muestra la manera de lograr el máximo rendimiento posible de un portafolio, dadoun nivel determinado de riesgo, e indica las ventajas de una apropiada diversificación del portafolio. El período analizado corresponde a la última década del siglo XX, la cual estuvo marcada en Colombia con variaciones importantes en el desempeño económico del país, y al mismo tiempo, con cambios notables en la importancia e institucionalidad del mercado de valores. No obstante lo anterior, el mercado de valores colombiano continúa caracterizándose por su precariedad. En efecto, la capitalización global del mercado representa únicamente el 13 porciento del PIB, muy por debajo del nivel de otros países latinoamericanos.iPor otro lado, la economía norteamericana mostró ininterrumpidamente en el mismo período un nivel de crecimiento sin precedentes, al mismo tiempo que los desarrollos tecnológicos en las áreas de comunicación y computación permitieron masificar e internacionalizar aún más el mercado de valores.La aplicación del modelo de Markowitz debe brindar herramientas para el análisis del riesgo y toma de decisiones de inversión condicionada al grado de aversión al riesgo del inversor. El documento finaliza con una comparación real, partiendo de una inversión supuesta en carteras nacionales e internacionales.

El ISR en acción: Castigo doble a la inversión, subsidio al crédito

El ISR en El Salvador (y en la mayoría de los países con un ISR típico) contiene dos aspectos generales que terminan desincentivando la inversión y la capitalización propia de la misma. Por un lado, la ley no permite la deducción de los gastos de inversión en el período en que se efectúan; esto, junto con las normas de la depreciación que sí se permite, dan por resultado un castigo tributario doble a las inversiones. No solo deben soportar la tasa nominal del ISR sobre sus rentas netas, sino que también el fisco en efecto sistemáticamente le confisca al inversor una fracción del valor actual de la inversión. El importe de la confiscación es igual a la tasa nominal del impuesto multiplicada por la diferencia entre el valor actual de la inversión y el valor actual de la depreciación permitida por la ley. Con una tasa de descuento positivo, el monto del segundo castigo es mayor cuanto mayor la inversión y cuanto más largo el período sobre el cual se permite la depreciación. Evidentemente, la tasa efectiva del impuesto, definida como el valor actual del impuesto pagado como fracción del valor actual neto del proyecto sin impuesto, varía enormemente entre inversionistas y sectores económicos. A la vez, el ISR, al permitir deducir los intereses pagados en concepto de créditos concedidos al inversionista, da un alivio a la confiscación anterior, pero lo hace de manera en efecto no uniforme, beneficiando solamente a aquellos inversionistas que tengan acceso a crédito. En conjunto, estos dos aspectos constituyen distorsiones cuyos efectos incluyen: Reducir el número de proyectos de inversión emprendidas, reducir el monto de las inversiones realizadas y, de manera factible, la vida útil de ellas; introducir un sesgo a favor de aquellos inversionistas con más fácil y efectivo acceso al mercado formal de préstamos; reducir la capitalización propia de la economía, a favor de la capitalización acreedora. Todo esto funciona en contra del monto y la sanidad económica del capital en el país, lo cual, por ende, genera una tasa menor de crecimiento económico.

Simulation of a resonant inverter

Mostly developed since the Industrial Revolution, the automation of systems and equipment around us is responsible for a technological progress and economic growth without precedents, but also by a relentless energy dependence. Currently, fossil fuels still tend to come as the main energy source, even in developed countries, due to the ease in its extraction and the mastery of the technology needed for its use. However, the perception of its ending availability, as well as the environmental impact of this practice has led to a growing energy production originated from renewable sources. Easy maintenance, coupled with the fact that they are virtually inexhaustible, makes the solar and wind energy very promising solutions. In this context, this work proposes to facilitate energy production from these sources. To this end, in this work the power inverter is studied, which is an equipment responsible for converting DC power available by solar or wind power in traditional AC power. Then it is discussed and designed a new architecture which, in addition to achieve a high energy e - ciency, has also the ability to adapt to the type of conversion desired by the user, namely if he wants to sell electricity to the power grid, be independent of it or bet on a self consumption system. In order to achieve the promised energy e ciency, the projected inverter uses a resonant DC-DC converter, whose architecture signi cantly decreases the energy dissipated in the conversion, allowing a higher power density. The adaptability of the equipment is provided by an adaptive control algorithm, responsible for assessing its behavior on every iteration and making the necessary changes to achieve maximum stability throughout the process. To evaluate the functioning of the proposed architecture, a simulation is presented using the PLECS simulation software.

Projeto, implementação e análise de um conversor CC-CC de alto ganho e alto rendimento para aplicações fotovoltaicas

In recent years the photovoltaic generation has had greater insertion in the energy mix of the most developed countries, growing at annual rates of over 30%. The pressure for the reduction of pollutant emissions, diversification of the energy mix and the drop in prices are the main factors driving this growth. Grid tied systems plays an important role in alleviating the energy crisis and diversification of energy sources. Among the grid tied systems, building integrated photovoltaic systems suffers from partial shading of the photovoltaic modules and consequently the energy yield is reduced. In such cases, classical forms of modules connection do not produce good results and new techniques have been developed to increase the amount of energy produced by a set of modules. In the parallel connection technique of photovoltaic modules, a high voltage gain DC-DC converter is required, which is relatively complex to build with high efficiency. The current-fed isolated converters explored in this work have some desirable characteristics for this type of application, such as: low input current ripple and input voltage ripple, high voltage gain, galvanic isolation, feature high power capacity and it achieve soft switching in a wide operating range. This study presents contributions to the study of a high gain and high efficiency DC-DC converter for use in a parallel system of photovoltaic generation, being possible the use in a microinverter or with central inverter. The main contributions of this work are: analysis of the active clamping circuit operation proposing that the clamp capacitor connection must be done on the negative node of the power supply to reduce the input current ripple and thus reduce the filter requirements; use of a voltage doubler in the output rectifier to reduce the number of components and to extend the gain of the converter; detailed study of the converter components in order to raise the efficiency; obtaining the AC equivalent model and control system design. As a result, a DC-DC converter with high gain, high efficiency and without electrolytic capacitors in the power stage was developed. In the final part of this work the DC-DC converter operation connected to an inverter is presented. Besides, the DC bus controller is designed and are implemented two maximum power point tracking algorithms. Experimental results of full system operation connected to an emulator and subsequently to a real photovoltaic module are also given.

A III-V channel field effect transistor for non-classical CMOS: process optimisation for improved gate stack function

This thesis describes a collection of studies into the electrical response of a III-V MOS stack comprising metal/GaGdO/GaAs layers as a function of fabrication process variables and the findings of those studies. As a result of this work, areas of improvement in the gate process module of a III-V heterostructure MOSFET were identified. Compared to traditional bulk silicon MOSFET design, one featuring a III-V channel heterostructure with a high-dielectric-constant oxide as the gate insulator provides numerous benefits, for example: the insulator can be made thicker for the same capacitance, the operating voltage can be made lower for the same current output, and improved output characteristics can be achieved without reducing the channel length further. It is known that transistors composed of III-V materials are most susceptible to damage induced by radiation and plasma processing. These devices utilise sub-10 nm gate dielectric films, which are prone to contamination, degradation and damage. Therefore, throughout the course of this work, process damage and contamination issues, as well as various techniques to mitigate or prevent those have been investigated through comparative studies of III-V MOS capacitors and transistors comprising various forms of metal gates, various thicknesses of GaGdO dielectric, and a number of GaAs-based semiconductor layer structures. Transistors which were fabricated before this work commenced, showed problems with threshold voltage control. Specifically, MOSFETs designed for normally-off (VTH > 0) operation exhibited below-zero threshold voltages. With the results obtained during this work, it was possible to gain an understanding of why the transistor threshold voltage shifts as the gate length decreases and of what pulls the threshold voltage downwards preventing normally-off device operation. Two main culprits for the negative VTH shift were found. The first was radiation damage induced by the gate metal deposition process, which can be prevented by slowing down the deposition rate. The second was the layer of gold added on top of platinum in the gate metal stack which reduces the effective work function of the whole gate due to its electronegativity properties. Since the device was designed for a platinum-only gate, this could explain the below zero VTH. This could be prevented either by using a platinum-only gate, or by matching the layer structure design and the actual gate metal used for the future devices. Post-metallisation thermal anneal was shown to mitigate both these effects. However, if post-metallisation annealing is used, care should be taken to ensure it is performed before the ohmic contacts are formed as the thermal treatment was shown to degrade the source/drain contacts. In addition, the programme of studies this thesis describes, also found that if the gate contact is deposited before the source/drain contacts, it causes a shift in threshold voltage towards negative values as the gate length decreases, because the ohmic contact anneal process affects the properties of the underlying material differently depending on whether it is covered with the gate metal or not. In terms of surface contamination; this work found that it causes device-to-device parameter variation, and a plasma clean is therefore essential. This work also demonstrated that the parasitic capacitances in the system, namely the contact periphery dependent gate-ohmic capacitance, plays a significant role in the total gate capacitance. This is true to such an extent that reducing the distance between the gate and the source/drain ohmic contacts in the device would help with shifting the threshold voltages closely towards the designed values. The findings made available by the collection of experiments performed for this work have two major applications. Firstly, these findings provide useful data in the study of the possible phenomena taking place inside the metal/GaGdO/GaAs layers and interfaces as the result of chemical processes applied to it. In addition, these findings allow recommendations as to how to best approach fabrication of devices utilising these layers.

Integración de dispositivos electrónicos inteligentes en Smart Grid

El sector eléctrico está experimentando cambios importantes tanto a nivel de gestión como a nivel de mercado. Una de las claves que están acelerando este cambio es la penetración cada vez mayor de los Sistemas de Generación Distribuida (DER), que están dando un mayor protagonismo al usuario a la hora de plantear la gestión del sistema eléctrico. La complejidad del escenario que se prevé en un futuro próximo, exige que los equipos de la red tenga la capacidad de interactuar en un sistema mucho más dinámico que en el presente, donde la interfaz de conexión deberá estar dotada de la inteligencia necesaria y capacidad de comunicación para que todo el sistema pueda ser gestionado en su conjunto de manera eficaz. En la actualidad estamos siendo testigos de la transición desde el modelo de sistema eléctrico tradicional hacia un nuevo sistema, activo e inteligente, que se conoce como Smart Grid. En esta tesis se presenta el estudio de un Dispositivo Electrónico Inteligente (IED) orientado a aportar soluciones para las necesidades que la evolución del sistema eléctrico requiere, que sea capaz de integrase en el equipamiento actual y futuro de la red, aportando funcionalidades y por tanto valor añadido a estos sistemas. Para situar las necesidades de estos IED se ha llevado a cabo un amplio estudio de antecedentes, comenzando por analizar la evolución histórica de estos sistemas, las características de la interconexión eléctrica que han de controlar, las diversas funciones y soluciones que deben aportar, llegando finalmente a una revisión del estado del arte actual. Dentro de estos antecedentes, también se lleva a cabo una revisión normativa, a nivel internacional y nacional, necesaria para situarse desde el punto de vista de los distintos requerimientos que deben cumplir estos dispositivos. A continuación se exponen las especificaciones y consideraciones necesarias para su diseño, así como su arquitectura multifuncional. En este punto del trabajo, se proponen algunos enfoques originales en el diseño, relacionados con la arquitectura del IED y cómo deben sincronizarse los datos, dependiendo de la naturaleza de los eventos y las distintas funcionalidades. El desarrollo del sistema continua con el diseño de los diferentes subsistemas que lo componen, donde se presentan algunos algoritmos novedosos, como el enfoque del sistema anti-islanding con detección múltiple ponderada. Diseñada la arquitectura y funciones del IED, se expone el desarrollo de un prototipo basado en una plataforma hardware. Para ello se analizan los requisitos necesarios que debe tener, y se justifica la elección de una plataforma embebida de altas prestaciones que incluye un procesador y una FPGA. El prototipo desarrollado se somete a un protocolo de pruebas de Clase A, según las normas IEC 61000-4-30 e IEC 62586-2, para comprobar la monitorización de parámetros. También se presentan diversas pruebas en las que se han estimado los retardos implicados en los algoritmos relacionados con las protecciones. Finalmente se comenta un escenario de prueba real, dentro del contexto de un proyecto del Plan Nacional de Investigación, donde este prototipo ha sido integrado en un inversor dotándole de la inteligencia necesaria para un futuro contexto Smart Grid.

Análisis de soluciones para el diseño robusto del sistema de propulsión de un vehículo eléctrico: tarjeta de disparos/driver

El presente proyecto tiene como objetivo el análisis de la tecnología a de la tarjeta de disparos/driver del convertidor de potencia de un vehículo eléctrico. En él, se ha realizado un estudio profundo de las protecciones, consiguiendo así los conocimientos necesarios para el desarrollo de un diseño robusto capaz de hacer frente a situaciones de falta como cortocircuitos, picos de tensión, encendidos parásitos del IGBT, etc. Además de esto, se ha realizado la simulación de las protecciones estudiadas, con lo que es posible visualizar el funcionamiento de las mismas y acabar de comprender de forma correcta como actúan en los diferentes casos de falta. Con todo esto, es posible la realización de una tarjeta de disparos/driver para el inversor de un motor de un vehículo eléctrico, pudiendo utilizarse también en diferentes aplicaciones.

Electrical characterization of electronic circuits produced by inkjet printing

Dissertação de Mestrado, Engenharia Electrónica e Telecomunicações, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Elaboración de una guía de criterios y herramientas financieras de evaluación para orientar a inversores en la toma de decisiones optimas en la bolsa de valores de El Salvador.

En nuestro país es de vital importancia el Mercado de Valores para el crecimiento empresarial y económico de éste. Dicho crecimiento se mide a través de la Bolsa de Valores de El Salvador, en donde se negocian títulos valores e intervienen los Agentes Corredores de Bolsa, los cuales son personas profesionales especializadas, técnicos en la materia, que asesoran y representan a las empresas emisoras y al público inversor o inversionista en las negociaciones de Bolsa. Para mejorar las operaciones de la Bolsa es necesario desarrollar la cultura bursátil, porque de esta manera se promoverá la inversión en ésta; es por ello que el presente trabajo tiene como objetivo presentar la propuesta de una guía informativa de criterios y herramientas financieras de evaluación para orientar al público inversor en la toma de decisiones óptimas en la Bolsa de Valores de El Salvador. Además, en este trabajo el lector encontrará información esencial del ámbito histórico legal y operativo que le será útil para conocer el Mercado Bursátil y su indiscutible importancia en el desarrollo económico, familiar y social de los inversores. El método que se utilizó para realizar la investigación fue el método científico, específicamente el paradigma hipotético deductivo, del mismo modo, la recolección de datos se llevó a cabo a través de las técnicas de la encuesta, entrevista y la observación directa. Los datos recolectados, tabulados y analizados revelaron que la Bolsa de Valores de El Salvador presenta debilidades en su desarrollo y crecimiento, debido a la falta de información acerca de la inversión bursátil, precisa, veraz y objetiva para que el público opte por invertir en títulos valores, los resultados que se obtuvieron de esta investigación permitieron el diseño de esta guía, la cual pretende aprovechar la oportunidad de incentivar el ahorro interno y promover una fuente de financiamiento para las personas interesadas en participar en las negociaciones bursátiles. Por último la elaboración de esta guía es un instrumento que pretende incentivar al público a invertir en títulos valores, conociendo los componentes que intervienen en la inversión bursátil, los beneficios, los riesgos entre otros, para elegir óptimamente la decisión más viable.

Uso del Due Diligence para la adquisición de una empresa salvadoreña.

En el mundo de los negocios se desarrolla un proceso dinámico de intercambio que ha experimentado transformaciones importantes en las últimas décadas, sin que se pierda la esencia de las transacciones comerciales que nacieron prácticamente desde que existe la raza humana. La raíz del intercambio económico radica en las transacciones de compra y venta de bienes y servicios que se realizan para satisfacer necesidades. Estas transacciones son ejecutadas por personas naturales y jurídicas, que ofrecen bienes y servicios, que son negociados en los distintos mercados. Las empresas, como entidades económicas, también son bienes transables, en las que interviene el capital y el trabajo. Estas son poseedoras de activos, pasivos, generan ingresos y existen con el fin de generar riqueza. La adquisición de una empresa implica: la negociación entre un inversor, que juega el papel de comprador, y un oferente que es el empresario interesado en vender. Ambos buscan alcanzar el máximo beneficio de las operaciones que realizan. Los inversores, hacen uso de distintas herramientas para poder investigar, revisar y ejecutar la transacción de manera óptima y lícita. Una de las herramientas que se utilizada en el mundo moderno de los negocios es el due diligence. El due diligence es un proceso de levantamiento, revisión y análisis de información que se ocupa para varios fines. Regularmente es utilizado para cierres de negocios y se ejecuta siempre que las partes hayan concluido que es factible financieramente una posible transacción de adquisición. El proceso de levantamiento de información incluye aspectos legales, financieros, operativos, mercadológicos y estratégicos. En El Salvador, buena parte de las transacciones de compraventa en micro y pequeñas empresas, se hacen sin tomar en cuenta el due diligence. Las transacciones se realizan de manera tradicional e incluso empíricamente. Sin embargo, en entidades medianas y grandes, que están mejor organizadas y con más recurso financiero, se contratan empresas y/o consultores que se especializan en la realización de estos estudios. El due diligence es una metodología de valoración, no es una auditoría, ni una receta técnica. Es una guía para aplicar la “debida diligencia” y “revisión de negocios”; que varía de acuerdo a las condiciones particulares de cada empresa, así como a la perspicacia y visión del equipo técnico, legal y financiero nombrado por el inversionista y el vendedor.

El impacto de la empresa transnacional en la evolución de la economía panameña: el sector portuario como caso de estudio

El 31 de diciembre de 1999 concluía una etapa de transición según lo establecido en los Tratados Torrijos-Carter de 1977. EE.UU. transfería la administración de la entidad del Canal de Panamá (CP) a Panamá y finalizaba la entrega de valiosos terrenos y bienes. Los acontecimientos vividos hasta entonces y las expectativas de un atractivo e incierto futuro despertaban nuestra curiosidad. Han transcurrido más de quince años desde entonces, margen suficiente para hacer un balance objetivo desde el que responder a muchas de las preguntas que se hicieran a finales de los noventa, ¿se ha mantenido el funcionamiento eficiente del CP?, ¿Panamá está integrando en su economía tan valiosos activos en favor de su desarrollo? Para responder a estas preguntas, se analiza el impacto del proceso de internacionalización de la producción en Panamá “mediatizado” por el CP. A lo largo de su historia, el pueblo panameño se ha apoyado en el capital extranjero para explotar su ventaja comparativa por excelencia, su posición geográfica. Ahora bien, ¿cuál ha sido el impacto de la expansión de la ET en la economía panameña en el tiempo? La revisión que se recoge en este trabajo, constata que se ha logrado captar el interés del capital extranjero a través de diversos instrumentos y facilidades como, el desarrollo de la Zona libre de Colón en los años cuarenta, el desarrollo del Centro Financiero Internacional en los setenta,... El CP ha sido el “soporte” que justificaba el desarrollo de otros elementos que le complementaban. Han sido varias las ventajas que todo ello ha reportado a Panamá, pero no han faltado los problemas asociados a una relación de dependencia con el capital extranjero. El Canal ha sido el elemento en torno al que se ha articulado la política, la cultura, la economía,… de Panamá hasta la fecha. Por este motivo, aquel ha sido el hilo conductor de nuestra investigación. Esta vía de transporte ha condicionado la inserción de la economía istmeña en la economía mundial e, implícitamente, la relación del país con la ET. La caracterización de Panamá en el tiempo nos ha permitido profundizar en las singularidades de este país (factores de localización) que han atraído la atención del inversor extranjero y, a su vez, han influido en los efectos del modo de expansión de la ET en la economía...

Hardware-in-the-loop implementation of single- and dual-phase shift control for dual active bridge converters in EV applications

Isolated DC-DC converters play a significant role in fast charging and maintaining the variable output voltage for EV applications. This study aims to investigate the different Isolated DC-DC converters for onboard and offboard chargers, then, once the topology is selected, study the control techniques and, finally, achieve a real-time converter model to accomplish Hardware-In-The-Loop (HIL) results. Among the different isolated DC-DC topologies, the Dual Active Bridge (DAB) converter has the advantage of allowing bidirectional power flow, which enables operating in both Grid to Vehicle (G2V) and Vehicle to Grid (V2G) modalities. Recently, DAB has been used in the offboard chargers for high voltage applications due to SiC and GaN MOSFETs; this new technology also allows the utilization of higher switching frequencies. By empowering soft switching techniques to reduce switching losses, higher switching frequency operation is possible in DAB. There are four phase shift control techniques for the DAB converter. They are Single Phase shift, Extended Phase shift, Dual Phase shift, Triple Phase shift controls. This thesis considers two control strategies; Single-Phase, and Dual-Phase shifts, to understand the circulating currents, power losses, and output capacitor size reduction in the DAB. Hardware-In-The-Loop (HIL) experiments are carried out on both controls with high switching frequencies using the PLECS software tool and the RT box supporting the PLECS. Root Mean Square Error is also calculated for steady-state values of output voltage with different sampling frequencies in both the controls to identify the achievable sampling frequency in real-time. DSP implementation is also executed to emulate the optimized DAB converter design, and final real-time simulation results are discussed for both the Single-Phase and Dual-Phase shift controls.

Lifetime Modeling of SiC Power Modules in Automotive Traction Inverters

This thesis presents a model-based software implementation for the estimation of the damage of a power module inside and automotive traction inverter with few hardware test setup performed to support the simulation with real-life data.