Ricercatore a tempo determinato Legge 240/10 art.24-a
Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (DET)
- Componente Centro Interdipartimentale PhotoNext - Centro Interdipartimentale PoliTO sulla Fotonica applicata
Profilo
Interessi di ricerca
Curriculum
Settore scientifico discliplinare
(Area 0009 - Ingegneria industriale e dell'informazione)
Linee di ricerca
- Simulazione 3D di fotorivelatori in guida in germanio su silicio per telecomunicazioni e reti dati, nell’ambito di un contratto con CISCO Photonics.
- Simulazione 3D di fotorivelatori per vicino, medio e lontano infrarosso (SWIR, MWIR, LWIR) in HgCdTe, costituiti da matrici di pixel (eterogiunzioni p-n con profili di drogaggio e di composizione non uniforme), nell’ambito di un contratto industriale con AIM Infrarot Module GmbH (Germania).
- Simulazioni 3D di nanostrutture plasmoniche subwavelength, sia per THz che per il medio – lontano infrarosso
Competenze
Settori ERC
Comitati editoriali
- ELECTRONICS (2020-2022), Altro tipo di attività editoriale
Altri titoli
- 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)
Didattica
Collegi dei Corsi di Studio
- Collegio di Ingegneria Elettronica, delle Telecomunicazioni e Fisica. Componente invitato
Insegnamenti
Dottorato di ricerca
- Physics-based modeling of semiconductor devices. A.A. 2019/20, INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E DELLE COMUNICAZIONI. Collaboratore del corso
Corso di laurea magistrale
- 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
Corso di laurea di 1° livello
- 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
Altre attività e progetti di didattica
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.
Ricerca
Ambiti di ricerca
- Multiscale physics-based modeling of optoelectronic devices (DET)
- Far-infrared image sensor design (DET)
- Si and III-V photonic integrated circuits (DET)
- Multiphysics CAD of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) (DET)
- Efficiency and reliability of visible and UV light emitting diodes (DET)
Gruppi di ricerca
Dottorandi
- Matteo Giovanni Carmelo Alasio. Corso in Ingegneria Elettrica, Elettronica E Delle Comunicazioni (36o ciclo, 2020-2024)
Tesi: 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
Altre attività e progetti di ricerca
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
Pubblicazioni
Pubblicazioni per tipo
Coautori PoliTO
Pubblicazioni degli ultimi anni
Pubblicazioni più recenti Vedi tutte le pubblicazioni su 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