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Academic Year/course: 2023/24

447 - Degree in Physics

26941 - Micro- and Nano-Systems


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26941 - Micro- and Nano-Systems
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
447 - Degree in Physics
ECTS:
5.0
Year:
4 and 3
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

The objective of this subject is to acquire basic skills in analysis, design and simulation techniques of micro and nano physical systems, and to learn about the manufacturing processes and the most important applications of these devices. Special emphasis will be placed on electromechanical systems as they are the basis of smart sensors with countless applications.

Micro and nano technology applied to sensorics is of undoubted scientific and economic interest.

The experimental physicist must know not only the physical principle and operation, but also the designing and manufacturing process.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/):

  • Goal 4: Quality Education.

  • Goal 9: Industry, Innovation and Infrastructure.

 

2. Learning results

  • Is able to describe the manufacturing process of a micro-device type.

  • Is capable of analytically modelling an electro-mechanical micro-system through the use of approximations. 

  • Is able to operate a simulator for the modelling and simulation of a MEMS/NEMS.

  • Is capable of simulating simple electronic microcircuits in nanometer technologies.

  • Is capable of experimentally characterizing a commercial MEMS.

 

3. Syllabus

Topic 1. Manufacturing technologies and processes.

Topic 2. Physical fundamentals of micro and nano electro-mechanical systems (MEMS and NEMS).

Topic 3. Electronic microcircuits.

Topic 4. Microsystems and nanotechnology: sensors, processors and on-chip actuators.

Topic 5. Applications of micro and nano systems: smart sensors.

Topic 6. Introduction to design software tools: silicon compilers and simulators of MEMS and NEMS.

 

Laboratory practices:

Session 1: Introduction to a simulation environment.

Session 2: Electronic modelling and simulation.

Session 3: Physical modelling and simulation.

Session 4: Experimental characterization of a commercial MEMS.

 

4. Academic activities

The teaching-learning methodologies proposed to achieve the objectives set and to acquire the following competences are:

  • Theory classes: 30 hours of participative master class and 30 hours of personal work.

  • Types of problems: 10 hours of in-class problem solving and 25 hours of personal work.

  • Laboratory classes: 10 hours of experimental development in the laboratory and 20 hours of personal work . Activities related to personal work include: 5 hours of resolution of previous questions and 15 hours of report preparation.

 

5. Assessment system

The student must demonstrate that they have achieved the intended learning results by means of the following assessment activities

Activity 1 (50%)

Completion of a theoretical-practical test on a date pre-established by the teacher. With this part students can achieve up to 5 points, but it is necessary to obtain a minimum of 2.5.

Activity 2 (20%)

Resolution of exercises derived from the theoretical classes, their delivery on the dates marked and the possible presentation in class. Exercises not submitted on time will be graded with 0 points. With this part students can achieve up to 2 points, but it is necessary to obtain a minimum of 1.

Activity 3 (30%)

Resolution of the questionnaire corresponding to each practical session and its delivery on the dates marked. The questionnaires not submitted on time will be graded with 0 points. With this part students can achieve up to 3 points. A minimum of 1.5 must be obtained.

Passing the subject by means of a single global test

The student who has not passed the subject by the previous proposed activities, or who wishes to raise the grade may choose to do some assignments similar in nature and dedication or to sit for a theoretical-practical exam established in the official exam calendar.

 


Curso Académico: 2023/24

447 - Graduado en Física

26941 - Micro y nano sistemas


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
26941 - Micro y nano sistemas
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
447 - Graduado en Física
Créditos:
5.0
Curso:
4 y 3
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de esta asignatura es adquirir las competencias básicas en técnicas de análisis, diseño y simulación de micro y nano sistemas físicos, y conocer los procesos de fabricación y las aplicaciones más importantes de estos dispositivos. Especial énfasis se hará en los sistemas electromecánicos por ser la base de los smart sensors con innumerables aplicaciones.

 

La micro y nano tecnología aplicada a la sensórica es de una indudable actualidad científica e interés económico. El físico experimental debe conocer no sólo el principio físico y funcionamiento, sino también el proceso de diseño y fabricación de los mismos.

 

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/):

  • Objetivo 4: Educación de calidad.
  • Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras.

2. Resultados de aprendizaje

  • Es capaz describir el proceso de fabricación de un micro-dispositivo tipo.
  • Es capaz de modelar analíticamente un microsistema electro-mecánico mediante el uso de aproximaciones. 
  • Es capaz de manejar un simulador para la modelización y simulación de un MEMS/NEMS.
  • Es capaz de simular microcircuitos electrónicos simples en tecnologías nanométricas.
  • Es capaz de caracterizar experimentalmente un MEMS comercial.

3. Programa de la asignatura

Tema 1. Tecnologías y procesos de fabricación.

Tema 2. Fundamentos físicos de micro y nano sistemas electro-mecánicos (MEMS y NEMS).

Tema 3. Microcircuitos electrónicos.

Tema 4. Microsistemas y nanotecnología: sensores, procesadores y actuadores on-chip.

Tema 5. Aplicaciones de los micro y nano sistemas: smart sensors.

Tema 6. Introducción a las herramientas software de diseño: compiladores de silicio y simuladores de MEMS y NEMS.

 

Prácticas de laboratorio:

Sesión 1: Introducción a un entorno de simulación.

Sesión 2: Modelado y simulación electrónica.

Sesión 3: Modelado y simulación física.

Sesión 4: Caracterización experimental de un MEMS comercial.

4. Actividades académicas

Las metodologías de enseñanza-aprendizaje que se plantean para conseguir los objetivos planteados y adquirir las competencias son las siguientes:

  • Clases de teoría: 30 horas de clase magistral participativa y 30 horas de trabajo personal.
  • Clases de problemas: 10 horas de resolución de problemas en clase y 25 horas de trabajo personal.
  • Clases de laboratorio: 10 horas de desarrollo experimental en el laboratorio y 20 horas de trabajo personal. Entre las actividades relativas al trabajo personal se incluyen: 5 horas de resolución de cuestiones previas y 15 horas de elaboración de informes.

5. Sistema de evaluación

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación

 

Actividad 1 (50%)

Realización de una prueba teórico-práctica en fecha preestablecida por el profesorado. Con esta parte se pueden conseguir hasta 5 puntos, siendo necesario obtener un mínimo de 2.5.

 

Actividad 2 (20%)

Resolución de ejercicios derivados de las clases teóricas, su entrega en las fechas marcadas y la posible presentación en clase. Los ejercicios no entregados en plazo se calificarán con 0 puntos. Con esta parte se pueden conseguir hasta 2 puntos, siendo necesario obtener un mínimo de 1.

 

Actividad 3 (30%)

Resolución del cuestionario correspondiente a cada sesión práctica y su entrega en las fechas marcadas. Los cuestionarios no entregados en plazo se calificarán con 0 puntos. Con esta parte se pueden conseguir hasta 3 puntos. Siendo necesario obtener un mínimo de 1.5.

 

Superación de la asignatura mediante una prueba global única

El alumno que no haya superado la asignatura con las anteriores actividades propuestas o que desee subir la nota podrá optar por el desarrollo de trabajos compensatorios de naturaleza y dedicación equivalentes o por la realización de una prueba teórico-práctica, en fecha establecida por el calendario oficial de exámenes.