Fixed-term assistant professor
Department of Electronics and Telecommunications (DET)
- Member of Interdepartmental Center Photonext - PoliTo Interdepartamental Center on Applied Photonics
Profile
Research interests
Curriculum
Scientific branch
(Area 0009 - Industrial and information engineering)
Skills
ERC sectors
Editorial boards
- ELECTRONICS (2020-2022), Other editorial activities
Other titles
- ABILITAZIONE (ASN) prof. II fascia 02/B2 - FISICA TEORICA DELLA MATERIA (2021-2030)
- ABILITAZIONE (ASN) prof. II fascia 09/E3 - ELETTRONICA (2020-2021)
- ABILITAZIONE (ASN) prof. II fascia 02/B2 - FISICA SPERIMENTALE DELLA MATERIA (2021-2031)
Teaching
Collegi of the degree programmes
- Collegio di Ingegneria Elettronica, delle Telecomunicazioni e Fisica. Componente invitato
Teachings
PhD
- Physics-based modeling of semiconductor devices. A.A. 2019/20, INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E DELLE COMUNICAZIONI. Teaching assistant
Master of Science
- CAD of semiconductor devices. A.A. 2024/25, INGEGNERIA ELETTRONICA (ELECTRONIC ENGINEERING). Collaboratore del corso
- CAD of semiconductor devices. A.A. 2023/24, INGEGNERIA ELETTRONICA (ELECTRONIC ENGINEERING). Collaboratore del corso
- CAD of semiconductor devices. A.A. 2021/22, INGEGNERIA ELETTRONICA (ELECTRONIC ENGINEERING). Collaboratore del corso
- Photonic devices. A.A. 2020/21, INGEGNERIA ELETTRONICA (ELECTRONIC ENGINEERING). Collaboratore del corso
- CAD of semiconductor devices. A.A. 2020/21, INGEGNERIA ELETTRONICA (ELECTRONIC ENGINEERING). Collaboratore del corso
- Photonic devices. A.A. 2019/20, INGEGNERIA ELETTRONICA (ELECTRONIC ENGINEERING). Collaboratore del corso
- CAD of semiconductor devices. A.A. 2019/20, INGEGNERIA ELETTRONICA (ELECTRONIC ENGINEERING). Collaboratore del corso
Bachelor of Science
- Electronic Circuits. A.A. 2024/25, ELECTRONIC AND COMMUNICATIONS ENGINEERING (INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE COMUNICAZIONI). Collaboratore del corso
- Elettronica applicata. A.A. 2024/25, INGEGNERIA FISICA. Collaboratore del corso
- Electronic Circuits. A.A. 2023/24, ELECTRONIC AND COMMUNICATIONS ENGINEERING (INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE COMUNICAZIONI). Collaboratore del corso
- Elettronica applicata. A.A. 2023/24, INGEGNERIA FISICA. Collaboratore del corso
- Tecnologie digitali. A.A. 2021/22, INGEGNERIA DEL CINEMA E DEI MEZZI DI COMUNICAZIONE. Collaboratore del corso
- Sistemi elettronici, tecnologie e misure. A.A. 2021/22, INGEGNERIA INFORMATICA. Collaboratore del corso
- Sistemi elettronici, tecnologie e misure. A.A. 2021/22, INGEGNERIA INFORMATICA. Collaboratore del corso
- Tecnologie digitali. A.A. 2020/21, INGEGNERIA DEL CINEMA E DEI MEZZI DI COMUNICAZIONE. Collaboratore del corso
- Sistemi elettronici, tecnologie e misure. A.A. 2020/21, INGEGNERIA INFORMATICA. Collaboratore del corso
- Sistemi elettronici, tecnologie e misure. A.A. 2020/21, INGEGNERIA INFORMATICA. Collaboratore del corso
- Tecnologie digitali. A.A. 2019/20, INGEGNERIA DEL CINEMA E DEI MEZZI DI COMUNICAZIONE. Collaboratore del corso
- Sistemi elettronici, tecnologie e misure. A.A. 2019/20, INGEGNERIA INFORMATICA. Collaboratore del corso
- Sistemi elettronici, tecnologie e misure. A.A. 2019/20, INGEGNERIA INFORMATICA. Collaboratore del corso
Other activities and projects related to teaching
Abilitazione scientifica Nazionale professore di II fascia, SSD Fisica Teorica della Materia (02/B2) da Mag. 2021
Abilitazione scientifica Nazionale professore di II fascia, SSD Fisica Sperimentale della Materia (02/B1) da Mag. 2021
Collaborazione didattica (esercitazioni in aula ed in laboratorio) per i corsi:
01NOPOQ - Photonic devices (LM, G. Ghione) – ore di EL pari a 6;
01UAYOQ - CAD of semiconductor devices (LM, M. Goano) – ore di EL pari a 15;
03JGMPC – Tecnologie digitali (L3, V. Camarchia) – ore di EL pari a 9;
04QXVOA - Sistemi elettronici, tecnologie e misure (L3, S. Donati) – ore di EL pari a 9;
04QXVOA - Sistemi elettronici, tecnologie e misure (L3, P. Crovetti) – ore di EL pari a 9.
Lezioni in aula, corso di dottorato "PHYSICS-BASED MODELING OF SEMICONDUCTOR DEVICES" (modulo di 6
ore di lezioni frontali), per il Dottorato di Ricerca in Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni
Co-tutore del candidato Matteo Alasio, per il Dottorato di Ricerca in "Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle
Telecomunicazioni".
photodetectors: a multiphysics computer-aided design approach".
Tutore aziendale per tirocinio di 300 ore. Tirocinante: Daniele Giovannini
2018-19, 2019-20, 2020-21: Collegio di Ingegneria Elettronica, delle Telecomunicazioni e Fisica (ETF) presso il Politecnico di Torino, in qualità di membro effettivo di collegio.
2018-19, 2019-20, 2020-21: Collegio di Ingegneria Informatica, del Cinema e Meccatronica presso il Politecnico di Torino, in qualità di membro
invitato di collegio.
Research
Research fields
- Efficiency and reliability of visible and UV light emitting diodes (DET)
- Far-infrared image sensor design (DET)
- Multiphysics CAD of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) (DET)
- Multiscale physics-based modeling of optoelectronic devices (DET)
- Si and III-V photonic integrated circuits (DET)
Research groups
Supervised PhD students
- Matteo Giovanni Carmelo Alasio. Programme in Ingegneria Elettrica, Elettronica E Delle Comunicazioni (36th cycle, 2020-2024)
Thesis: Ge-on-Si photodetectors for silicon photonics: multiphysics modeling and design
Electronic devices: modeling and characterization Modeling, simulation and CAD Photonic devices and solar cells Electronic devices: modeling and characterization Modeling, simulation and CAD Photonic devices and solar cells Electronic devices: modeling and characterization Modeling, simulation and CAD Photonic devices and solar cells
Other activities and projects related to research
Principal Investigator in tre progetti di
ricerca industriale ed accademica, di cui per uno con Responsabilità di Work-package (AIM Infrarot-Module, Cisco,
Huawei). Investigator in collaborazioni per ricerca accademica e industriale con Università e centri di ricerca (Boston
University, University of Cambridge, Università di Padova, Università di Modena e Reggio Emilia). In dettaglio:
1) Contratto industriale con AIM Infrarot-Module per la progettazione di fotorivelatori per infrarosso (Germany) "Theoretical Investigation of Two Colour Infrared Detectors" (dal 30/11/2011 ad oggi)
Progettazione in collaborazione e per conto di AIM Infrarot-Module (Germania) di fotorivelatori multibanda a
matrici di pixel per infrarosso vicino, medio e lontano, di interesse ed impiego in applicazioni astronomiche, mediche,
per la sicurezza, e per la difesa. La progettazione è volta a definire i materiali, la geometria, la composizione e
spessore degli strati epitassiali, allo scopo di ottenere le caratteristiche elettriche ed elettromagnetiche desiderate.
Allo stato dell'arte, tali fotorivelatori operano a temperature dell'ordine di 80K-140K, e lo scopo della collaborazione è
ottenere fotorivelatori "full-depleted" operanti a temperature vicine a quella ambiente (HOT detectors).
2) Contratto industriale con CISCO SYSTEMS Inc. "Tosca2" e "CONCERTI" ("Detectors and Sources for Silicon Photonics Integrated Circuits in the CISCO Platform") (dal 15/5/2017 ad oggi)
co-Principal Investigator Attività: analisi e progettazione di fotorivelatori e laser integrati nella silicon photonic
platform di CISCO SYSTEMS, Inc., nell'ambito del contratto di collaborazione CONCERTI con CISCO SYSTEMS,
Inc., 170 West Tasman Drive, San Jose, California (USA). L'attività comprende: - analisi della possibilità di ridurre lo
spessore del Germanio e il suo impatto sulla ampiezza di banda e sulla corrente di buio - valutazione delle
performance in banda C, al variare delle dimensioni dei contatti, della loro posizione e geometria - progettazione di
photodetector in Germanio a struttura laterale e con ridotto spessore di Germanio. Analisi in banda O e C. Confronto
con i dati sperimentali forniti da CISCO. - progettazione di fotorivelatori a valanga (APD) con regioni si assorbimento
e moltiplicazione separate (SAM-APDs)
Responsabile di Work Package nel contratto con Huawei (Cina) "HIRPO2017030807 - Design of Photon-Photon Resonance Enhanced Direct Modulation Lasers" (15/6/2017 - 14/6/2019)
Coordinatore e Responsabile del Work Package 1, come descritto nel documento
"Huawei_attivita_progettuale.pdf" contenuto nell'archivio .zip allegato. Attività: progettazione e sviluppo di laser per
telecomunicazioni a 1300 e 1550 nm a quantum-well e quantum-dot a larghissima banda, contratto con Huawei
(Cina), nell’ambito della call for proposal Huawei Innovation Research Program – HIRP,
http://innovationresearch.huawei.com/IPD/hirp/portal/index.html.
Progettazione elettrica ed elettromagnetica di laser a quantum dot e a multi quantum well, progetti FastDot e DeLight (01/09/2008 - 31/08/2011)
Progettazione elettrica ed elettromagnetica di laser a quantum dot e a multi quantum well (DBR, DFB e
multicavità) a basso costo. Progettazione e modellizzazione di reticoli di diffrazione per nanoimprinting. Sviluppo di
codici Matlab dedicati. Collaborazioni industriali con: Mergeoptics (Germany), Modulight, Inc., Tampere, Finland, III-V
LAB (Francia),Color Chip (Israel) Collaborazioni di ricerca con: Cambridge University (UK), Boston University (USA),
University of Wurzburg (Germany), University of Kassel (Germany), Technion (Electrical Engineering Department),
Israel , Politechnika Wroclawska (Polonia).
Partecipazione a gruppi di ricerca internazionali
Partecipazione come investigator ad una collaborazione inter-universitaria tra il Politecnico di Torino, la Boston
University (MA, USA), University of Cambridge (UK), l'Università di Padova e l'Università di Modena e Reggio Emilia.
Oggetto: studio di LED a multi-quantum well basati su GaN/InGaN, per la ricerca delle cause del "current crowding",
del "quantum efficiency droop" ad alte correnti, e del "thermal droop". Nell'ambito di questo progetto ho sviluppato
autonomamente un modello di cattura di elettroni in quantum well richiamato e brevemente presentato nella
pubblicazione congiunta Politecnico di Torino, Università di Padova, Università di Modena e Reggio Emilia, Boston
University: "Challenges towards the simulation of GaN-based LEDs beyond the semiclassical framework", Photonics
West 2016, Proc. of SPIE Vol. 9742 974202-1 (2016), DOI: 10.1117/12.2216489. Il lavoro è stato presentato ad un
intervento su invito a Photonic West 2016 dal prof. M. Goano. Il modello è invece descritto in dettaglio negli articoli:
Vallone, M., “Quantum well electron scattering rates through longitudinal optic-phonon dynamical screened
interaction: An analytic approach,” J. Appl. Phys. 114, 053704 (2013). Vallone, M., Bertazzi, F., Goano, M., and
Ghione, G., “Model for carrier capture time through phonon emission in InGaN/GaN quantum wells,” Phys. Status
Solidi B 252(5), 971–976 (2015). Ho poi descritto il fenomeno del thermal droop (processi coinvolti: Auger e
Shockley-Read-Hall) in un paragrafo dell'articolo-tutorial del 2020 a firme congiunte: M. Meneghini , C. De Santi , A.
Tibaldi , M. Vallone , F. Bertazzi , G. Meneghesso , E. Zanoni , and M. Goano, "Thermal droop in III-nitride based light
emitting diodes: Physical origin and perspectives", J. Appl. Phys. 127, 211102 (2020), DOI: 10.1063/5.0005874 In
collaborazione con: Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge (UK) Department of
Electrical and Computer Engineering, Boston University, MA (USA) Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione,
Università di Padova Dipartimento di Scienze e Metodi dell’Ingegneria, Università di Modena e Reggio Emilia
Publications
Publications by type
PoliTO co-authors
Last years publications
Latest publications View all publications in Porto@Iris
- Vallone, Marco (2024)
Higgs and Goldstone modes in crystalline solids. In: Encyclopedia of Condensed Matter Physics, 2nd Edition / Dr. Tapash Chakraborty, S.L., Elsevier. ISBN: 9780128035818
Contributo in Volume - Vallone, M.; Goano, M.; Tibaldi, A. (2024)
High operating temperature HgCdTe coupled cavity plasmonic infrared photodetectors. In: OPTICS EXPRESS, vol. 32, pp. 27536-27551. ISSN 1094-4087
Contributo su Rivista - Alasio, Matteo; Vallone, Marco; Tibaldi, Alberto; Namnabat, Soha; Adams, Donald; ... (2024)
TCAD-Assisted Progress on the Cisco Platform Toward Low-Bias 200 Gbit/s vertical-pin Ge- on-Si Waveguide Photodetectors. In: JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 42, pp. 3269-3276. ISSN 0733-8724
Contributo su Rivista - Vallone, Marco; Alasio, Matteo; Tibaldi, Alberto; Bertazzi, Francesco; Hanna, Stefan; ... (2024)
Exploring Optimal Dark Current Design in HgCdTe Infrared Barrier Detectors: A TCAD and Semianalytic Investigation. In: IEEE PHOTONICS JOURNAL, vol. 16, pp. 1-8. ISSN 1943-0655
Contributo su Rivista - Alasio, Matteo; Vallone, Marco; Molino, Paolo; Errico, Luca; Hanna, Stefan; Figgemeier, ... (2023)
Modeling the effects of graded and abrupt mole fraction profiles in pBn and nBn HgCdTe barrier detectors. In: SPIE Optical Engineering + Applications, San Diego (USA), 20 - 24 August 2023, pp. 1-5. ISBN: 9781510665880
Contributo in Atti di Convegno (Proceeding) - Vallone, M.; Alasio, M. G. C.; Tibaldi, A.; Bertazzi, F.; Hanna, S.; Eich, D.; Wegmann, ... (2023)
Different approximations for carriers lifetimes in HgCdTe quasi-neutral regions. In: 23rd International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices (NUSOD 2023), Turin, Italy, 18 - 21 September 2023, pp. 25-26. ISBN: 979-8-3503-1429-8
Contributo in Atti di Convegno (Proceeding) - Alasio, Matteo; Zhu, Mike; Fronteddu, Antonio; Cardinale, Alessandro; Ballarati, Andrea; ... (2023)
Modeling the electronic transport in FinFET-like lateral Ge-on-Si pin waveguide photodetectors for ultra-wide bandwidth applications. In: 23rd International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices (NUSOD 2023), Turin, Italy, 18 - 21 September 2023, pp. 107-108. ISBN: 979-8-3503-1429-8
Contributo in Atti di Convegno (Proceeding) - Vallone, M.; Tibaldi, A.; Hanna, S.; Wegmann, A.; Eich, D.; Figgemeier, H.; Bertazzi, ... (2022)
Plasmon-enhanced light absorption in mid-wavelength infrared HgCdTe detectors. In: IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, vol. 28. ISSN 1077-260X
Contributo su Rivista - Roccato, Nicola; Piva, Francesco; De Santi, Carlo; Buffolo, Matteo; Haller, Camille; ... (2022)
Modeling the electrical characteristic of InGaN/GaN blue-violet LED structure under electrical stress. In: MICROELECTRONICS RELIABILITY, vol. 138. ISSN 0026-2714
Contributo su Rivista - Alasio, Matteo Giovanni Carmelo; Vallone, Marco; Tibaldi, Alberto; Bertazzi, Francesco; ... (2022)
Modeling the frequency response of vertical and lateral Ge-on-Si waveguide photodetectors: Is 3D simulation unavoidable?. In: Conference on Lasers and Electro-Optics, San Jose, California, United States, 15-20 Maggio 2022. ISBN: 978-1-957171-05-0
Contributo in Atti di Convegno (Proceeding) - Roccato, Nicola; Piva, Francesco; De Santi, Carlo; Brescancin, Riccardo; Mukherjee, ... (2022)
Deep defects in InGaN LEDs: modeling the impact on the electrical characteristics. In: SPIE Photonics West 2022, San Francisco, 22 - 27 gennaio 2022. ISBN: 9781510648739
Contributo in Atti di Convegno (Proceeding) - Buffolo, Matteo; Roccato, Nicola; Piva, Francesco; De Santi, Carlo; Brescancin, ... (2022)
Defects in III-N LEDs: experimental identification and impact on electro-optical characteristics. In: SPIE Photonics West 2022, San Francisco, 22-27 gennaio 2022. ISBN: 9781510649156
Contributo in Atti di Convegno (Proceeding) - Tibaldi, A.; Ghomashi, M.; Bertazzi, F.; Vallone, M.; Goano, M.; Ghione, G. (2022)
Analysis and Design of Plasmonic-Organic Hybrid Electro-Optic Modulators Based on Directional Couplers. In: IEEE PHOTONICS JOURNAL, vol. 14. ISSN 1943-0655
Contributo su Rivista - Alasio, Matteo; Goano, Michele; Tibaldi, Alberto; Bertazzi, Francesco; Namnabat, Soha; ... (2021)
Bias effects on the electro-optic response of Ge-on-Si waveguide photodetectors. In: 2021 IEEE Photonics Conference (IPC), Online, 18-21 Ottobre 2021, pp. 1-2. ISBN: 978-1-6654-1601-6
Contributo in Atti di Convegno (Proceeding) - Tibaldi, Alberto; GONZALEZ MONTOYA, JESUS ALBERTO; Vallone, MARCO ERNESTO; Goano, ... (2021)
Modeling Infrared Superlattice Photodetectors: From Nonequilibrium Green’s Functions to Quantum-Corrected Drift Diffusion. In: PHYSICAL REVIEW APPLIED, vol. 16. ISSN 2331-7019
Contributo su Rivista