Nanofabrikacija in karakterizacija superprevodniškega ojačevalnega vezja (n-tron) v kombinaciji s CCM (Charge Configuration Memory) spominskim elementom, Magistrska naloga

Mentor: prof. dr. Dragan Mihailović (dragan.mihailovic@ijs.si)

Zaradi vse večje potrebe po shranjevanju in obdelavi velike količine podatkov so trenutne zelo zanimive raziskave na področju novih spominskih tehnologij, predvsem za rabo v superprevodniških računalniških sistemih. Spominske naprave, ki temeljijo na materialu TaS2, bi lahko pomenile velik napredek na tem področju, saj delujejo pri izjemno nizkih temperaturah, imajo nizko napetost pisanja na bit, so nevolatilne in zelo preproste po obliki, kar pomeni možnost integracije v večje strukture.

Ena od preprek CCM naprav je integracija v obstojoče supreprevodniške računalniške sisteme, ki za svoje delovanje uporabljajo zelo kratke signale nizkih amplitud. Ti pulzi so premajhni za učinkovito proženje CCM naprave, zato je potreben vmesen gonilnik oz. ojačevalnik, ki bi bil supreprevoden in bi omogočil dovolj napetostnega ojačenja za pravilno delovanje CCM elementa.

Cilj magistrske naloge bi bil dizajnirati supreprevodniško strukturo iz tankega filma NbTiN (n-tron), ki bi služila kot napetostni ojačevalnik. Potrebno bi bilo izvesti nanofabrikacijo z e-beam litografijo, karakterizacijo električnih lastnosti in optimizacijo dizajna. Končni cilj je narediti združeno strukturo n-trona in CCM elementa, kot vidimo na Sliki 1.

 

 

 

 

 

 

 

Slika 1: Shema superprevodniškega vezja n-trona in CCM elementa. N-tron je izdelan iz superprevodnega NbTiN. Nanofabrikacija se bo izvedla z e-beam litografskim postopkom, testiranje vezja pa v krio komori pri temperaturah tekočega helija.

 

Delo bo potekalo na Odseku za kompleksne snovi (F-7) na Institutu “Jožef Stefan”.

 

Kontakt:

dragan.mihailovic@ijs.si
anze.mraz@ijs.si

 

Simulacija in analiza toplotnih značilnosti CCM (Charge Configuration Memory) spominskih elementov na TaS2 s pomočjo programskega orodja Comsol, Magistrska naloga

Mentor: prof. dr. Dragan Mihailović (dragan.mihailovic@ijs.si)

Zaradi vse večje potrebe po shranjevanju in obdelavi velike količine podatkov so trenutne zelo zanimive raziskave na področju novih spominskih tehnologij, predvsem za rabo v superprevodniških računalniških sistemih. Spominske naprave, ki temeljijo na materialu TaS2, bi lahko pomenile velik napredek na tem področju, saj delujejo pri izjemno nizkih temperaturah, imajo nizko napetost pisanja na bit, so nevolatilne in zelo preproste po obliki, kar pomeni možnost integracije v večje strukture.

Pri delovanju spominskih naprav so zelo pomembne njihove toplotne značilnosti. To pomeni, kako se celotna struktura segreva pri zunanjem vzbujanju in kako učinkovito je odvajanje odvečne toplote. Trenutno se računalniška tehnologija srečuje z velikimi izzivi na področju omejitve toplotnih izgub v integriranih sistemih, zato so take analize zelo pomembne za nadaljne raziskave.

Cilj magistrske naloge bi bil dizajnirati 3D strukturo spominskega elementa na TaS2 v programskem orodju Comsol, določiti ustrezne snovne parametre ter izvesti in analizirati računalniške simulacije gretja spominskega elementa pri zunanjem vzbujanju. Del naloge je tudi optimizacija dizajna 3D strukture, s katero bi želeli zmanjšati ali povečati gretje.

 

Slika a) kaže primer geometrije spominskega elementa, ki bi se simulirala v programu Comsol. Na sredini vidimo podolgovat košček kristala TaS2, preko katerega so z litografskim postopkom naprašene zlate elektrode, kot substrat se uporablja Si/SiO. Na sliki b) vidimo primer potencialne nadgradnje oz. integracije spominskega elementa v večjo strukturo. Dolgoročni cilj bi bil tudi določitev parametrov za tako »crossbar« strukturo (Vir: Intel 3D XPoint).

 

 

 

 

Delo bo potekalo na Odseku za kompleksne snovi (F-7) na Institutu “Jožef Stefan”.

 

Kontakt:

dragan.mihailovic@ijs.si
anze.mraz@ijs.si

 

Fotoinducirana koherentna teraherčna emisijska spektroskopija v stanju z valom gostote naboja, Magistrska naloga

Mentor: doc. dr. Tomaž Mertelj (tomaz.mertelj@ijs.si)

Snovi z valom elektronske gostote so postale ena od pomembnejših tem v neravnovesni fiziki trdne snovi. Pri tem zaradi razpoložljivosti laserjev s femtosekundnimi svetlobnimi bliski in enostavnosti prevladujejo optične metode, kjer s stroboskopskimi metodami merimo ultrahitre spremembe dielektrične funkcije v širokem spektralnem področju. Pri tem navadno merimo optično prepustnost ali odbojnost. Pred kratkim pa so Rabia et al. New J. Phys. 21, 013013 (2019) poročali o fotoinduciranem koherentnem teraherčnem sevanju polarnih fononov v modri bronzi (K₀.₃MₒO₃), ki je prototipni primer snovi z valom gostote naboja. Metoda je komplementarna standardni časovno ločljivi optični spektroskopiji, saj omogoča neposreden dostop do časovno odvisne polarizacije. Še posebej je obetavna za snovi, ki kažejo pri prehodu v stanje vala gostote naboja izgubo centra inverzije. Tak primer je serija nenavadnih prehodov v Mo₈O₂₃, ki ga intenzivno preučujemo v naši skupini.

V tem okviru razpisujemo eksperimentalno temo magistrske naloge na področju raziskav ultrahitre fotoinducirane dinamike v Mo₈O₂₃ in sorodnih snoveh s časovno ločljivo teraherčno emisijsko spektroskopijo. Gre za časovno ločljive stroboskopske meritve koherentno izsevanega elektromagnetnega valovanja po optični vzbuditvi. To nam bo omogočilo pridobiti dodatne podatke o koherentnih vibracijskih lastnostih v stanju z zlomljeno simetrijo ter določiti uporabnost nove metode.

Delo bo potekalo na Odseku za kompleksne snovi (F-7) na Institutu “Jožef Stefan”.