Le attività del progetto MINDS DREAM si concentrano su quattro obiettivi di ricerca principali:

  • Sviluppo di antenne e risonatori elettromagnetici basati su nanomateriali innovativi;
  • Sviluppo di ricevitori e mixer ad alta frequenza (onde millimetriche, 10-300 GHz), basati su grafene o tecnologia CMOS;
  • Progettazione e sviluppo di elementi radianti innovativi (SIW, SiGe-CMOS attivo, materiali bidimensionali);
  • Studio e implementazione di soluzioni non convenzionali per la creazione di array di elementi radianti;

MINDS DREAM fa parte dello Spoke 3 – Wireless Networks and Technologies 

  • O1. Le attività relative a questo obiettivo sono suddivise in due temi principali. Il primo è incentrato sulla crescita a grande superficie di materiali bidimensionali innovativi, per creare sistemi compatti e otticamente sintonizzabili. In particolare, sono stati sintetizzati (CNR-IMM) ditelluri di metalli di transizione mediante deposizione chimica da vapore (CVD): MoTe2 e PtTe2. Parallelamente, è stata sviluppata la crescita di α-tin su substrati di antimoniuro di indio (InSb). Inoltre, sono state modellate antenne planari basate su materiali innovativi bidimensionali (POLIMI) al fine di ottimizzare i loro parametri geometrici per massimizzare l'accoppiamento tra la radiazione incidente e il mezzo attivo. Il secondo tema (UNISAP) riguarda lo sviluppo di due apparati sperimentali di spettroscopia nel lontano infrarosso per la caratterizzazione dei materiali sviluppati nella prima attività. In particolare, è stato realizzato un setup di spettroscopia nel dominio della frequenza a onda continua (CW) che opera nella regione spettrale compresa tra 0,05 THz e 4 THz, basato sulla fotomiscelazione di due laser a diodi sintonizzabili. Parallelamente, è stato sviluppato un apparato di spettroscopia nel dominio del tempo, operante tra 0,1 THz e 10 THz, basato su antenne fotoconduttive.
  • O2. Il progetto sviluppa in parallelo due diverse piattaforme tecnologiche: da un lato dispositivi basati sulla tecnologia CMOS, dall'altro dispositivi realizzati in grafene. Nel primo caso, UNISAP ha implementato una piattaforma (TCAD) per la simulazione dell'effetto di rettifica (auto-miscelazione) all'interno di transistor a effetto di campo eccitati da radiazioni THz. Queste simulazioni preliminari ci hanno permesso di stabilire i parametri geometrici ottimali per la creazione di fotorivelatori scalabili a temperatura ambiente, potenzialmente integrabili in array di grandi dimensioni (obiettivo 100x100 pixel). Nel secondo caso, l'unità CNR-NANO ha sviluppato fotorivelatori innovativi, operanti nella regione spettrale compresa tra 2 THz e 3 THz, basati su grafene scalabile (cresciuto su un'ampia superficie mediante CVD), ottenendo risultati già competitivi rispetto ai dispositivi disponibili in commercio e dimostrando la fattibilità della creazione di piccoli array (3x4 pixel). Nel prosieguo delle attività, i rivelatori al grafene saranno caratterizzati anche nell'intervallo spettrale delle onde millimetriche, cioè a frequenze comprese tra 100 GHz e 700 GHz.
  • O3. sono state simulate e realizzate (UNICT) antenne a doppia banda (3,7 GHz e 27 GHz), le cui prestazioni sono state studiate sia in configurazione a singolo elemento sia in configurazione array. In particolare, la progettazione dell'array si è concentrata sulla definizione delle distanze ottimali tra gli elementi per consentire la valutazione della direzione di arrivo del segnale incidente con la massima precisione in termini di angolo.Parallelamente, POLIBA ha studiato l'integrazione di antenne nell'intervallo di frequenza tra 10 GHz e 60 GHz con metamateriali per migliorare il guadagno del singolo elemento radiante. Inoltre, si stanno studiando tre strategie alternative per la fabbricazione di antenne a 27 GHz: (i) fabbricazione di antenne conformali a microstriscia su substrati sottili, (ii) utilizzo di sub-array su substrati tessili, (iii) stampa a getto d'inchiostro con inchiostro conduttivo.
  • O4. Sono state studiate diverse possibili architetture per la creazione di phased-array (POLIMI), al fine di creare sistemi per il controllo attivo della fase da utilizzare in applicazioni di beam-forming e beam-steering. L'architettura cosiddetta Localized LO-Phase-Shifting (LOPS) è stata identificata come la più promettente in termini di risoluzione di fase e formazione del fascio emesso. È stato progettato un dimostratore composto da quattro LOPS operanti nella banda E (60 GHz - 90 GHz) e interamente basato su tecnologia CMOS.
  • produzione di semimetalli topologici basati su ditelluridi di metalli di transizione;
  • ottimizzazione strutturale dei ditelluri metallici di transizione per l'integrazione in dispositivi a transistor;
  • ingegnerizzazione della larghezza del canale di un MOSFTET operante nell'onda mm per determinare l'impedenza del dispositivo da accoppiare all'impedenza dell'antenna il cui segnale ricevuto può essere misurato tra il gate e la sorgente del rivelatore basato su MOSFET.
  • Antenna 8x8 SIW a piccolo array con soluzione di alimentazione e substrato parzialmente riempito;
  • sviluppo di fotorivelatori THz mm
  1. Publications
    • Expected: at least 40 publications on 36 months
    • Accomplished: 10
    • Readiness: 25%
  2. Joint Publications
    • Expected: 30% joint publications on 36 months
    • Accomplished: 0
    • Readiness: 120%
  3. Talks/Communication events
    • Expected: 30 talks or event chairing/organizing within DREAMS activities on 36 months
    • Accomplished: 5
    • Readiness: >100%
  4. Demo/PoC
    • Expected: 5 PoCs expected by the end of the project
    • Accomplished: 0
    • Readiness: 0% (work according to plan)
  5. Project Meetings
    • Expected: 15 meetings
    • Accomplished: 5 meeting
    • Readiness:100%
  6. Patents/Innovations
    • Expected: 5
    • Accomplished: 0
    • Readiness: 100%

Proposte di collaborazione:
Il progetto è aperto a collaborazioni sui seguenti argomenti:

  • modulatori ottici
  • nuovi trasduttori sub-THz e THz
  • nuovi set-up di misura per array di antenne.

È possibile avanzare proposte di collaborazione sul progetto contattando miriam.vitiello at nano.cnr.it


MINDS DREAM News: