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Défis technologiques >> Nano-caractérisation avancée
5 proposition(s).

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Caractérisation avancée de recombinaison de porteurs sur structure HEMT AlGaN/GaN, comprehension de l'évolution des materiaux de l'épitaxie à la gravure

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces

M1

01-09-2021

SL-DRT-21-0377

Lukasz.Borowik@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

La présence d'un gaz d'électrons bi-dimensionnel (2DEG) dans les hétérostructures AlGaN/GaN permet de produire des transistors à haute mobilité électronique (HEMTs) qui sont naturellement normally-ON. Cependant dans le domaine de l'électronique de puissance, il est nécessaire d'utiliser des transistors à accumulation (normally-OFF). C'est pourquoi le CEA-LETI développe des transistors AlGaN/GaN MOSchannel HEMTs où l'AlGaN/GaN est gravé sous la grille pour réduire ou supprimer le 2DEG et où le canal est contrôlé par la structure MOS (métal-oxyde-semiconducteur). Cette structure permet d'obtenir des tensions de seuil positives et donc des composants normally-OFF. Cependant, la gravure de l'AlGaN/GaN peut induire des défauts dans la structure cristalline (implantation d'ions de gravure, endommagement de la maille cristalline, lacunes). Il est donc critique de pouvoir identifier ces défauts pour optimiser les procédés de fabrication et donc la performance des transistors. Le travail de thèse sera basé sur : (1) Caractérisation des matériaux par cathodo-luminescence et KPFM : préparation d'échantillons, réalisation et interprétation des mesures en termes de recombinaisons radiatives et non radiatives, étude de différents empilements produits par épitaxie et de l'impact des procédés de gravure (2) Corrélation entre KPFM et CL pour une compréhension approfondie des phénomènes électroniques autour de la grille du transistor (3) Corrélation avec les performances électriques des transistors AlGaN/GaN Les équipements de cathodoluminescence et KPFM sous illumination sont situés sur la plateforme nano-caractérisation (PFNC) du LETI. L'acquisition d'un équipement de CL résolue en temps (TRCL) est également envisagée par la PFNC, qui pourrait être utilisé pour la troisième année de thèse.

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Définition d'une nouvelle échelle de référence en énergies X et gamma inférieures à 100 keV à l'aide de calorimètres magnétiques ultra haute résolution

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire de Métrologie de l'Activité

Master 2 ou ingénieur en physique. Instrumentation en physique nucléaire. Intéractions rayonnement-matière

01-09-2021

SL-DRT-21-0608

matias.rodrigues@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

Actuellement, de nombreuses expériences de physique fondamentale visent à mesurer précisément des transitions électromagnétiques par spectrométrie de photons X ou gamma. Elles ont pour objectif de sonder des atomes exotiques (hydrogénoïdes, pioniques ou kaoniques) pour étudier la structure du noyau et l'interaction noyau-particule ou pour tester la chromodynamique quantique (QCD) dans des conditions extrêmes. D'autres expériences visent à mesurer précisément la plus faible transition isométrique connue, émise par le Th-229m, une transition candidate pour le développement de futures horloges nucléaires. Les nouveaux détecteurs cryogéniques, permettant une très haute résolution en énergie, sont de plus en plus développés et utilisés pour ces recherches mais ils nécessitent un étalonnage en énergie extrêmement précis à partir de raies de référence. Or au-dessus de 8 keV, les incertitudes des raies X et gamma évaluées et tabulées augmentent fortement. Le but de la thèse est donc de définir une nouvelle échelle en énergie pour les photons X et gamma en dessous de 100 keV avec une incertitude relative de quelques 10^-6. Pour cela, deux dispositifs seront développés et intégreront des détecteurs cryogéniques de type calorimètre métallique magnétique (CMM). Ces détecteurs, fonctionnant autour de 20 mK, offrent des résolutions en énergie un ordre de grandeur meilleures que celles des détecteurs à semi-conducteur. Une étude approfondie de l'ensemble de la chaine de mesure devra identifier et corriger les non-linéarités et les distorsions. Par ailleurs, les CMM seront pixellisés pour accroître le taux de comptage et limiter l'incertitude statistique relative à 10^-6. Une fois caractérisés et opérationnels, les deux spectromètres cryogéniques mesureront les spectres en énergie X et gamma émis par des radionucléides judicieusement sélectionnés. Les énergies des raies métrologiquement établies seront alors des références, tant pour étalonner les spectromètres utilisés en physique fondamentale que ceux utilisés pour l'analyse de matériaux. Par ailleurs, ces énergies seront un point de référence pour valider les calculs théoriques complexes de transitions radiatives.

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Comprendre la structure et les propriétés des matériaux à changement de phase métavalents basés sur des composés de chalcogénure innovants pour une rupture technologique dans le domaine des mémoires à changement de phase embarquées

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Microelectronique, science des matériaux

01-10-2021

SL-DRT-21-0854

pierre.noe@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

En raison de leur miniaturisation extrême et de leur temps de commutation court (~ns), les matériaux à changement de phase (PCM) sont très prometteurs pour les nouvelles générations de mémoires non volatiles (NVM). Pour les applications embarquées à haute température (ePCM), les PCM les plus prometteurs sont les alliages à composition complexe multiphasée (alliages chalcogénures GeSbTe riche en Ge), qui soulèvent des problèmes critiques en raison de la séparation potentielle non souhaitée des phases de Ge qui se produit lors de la cristallisation. Dans ce contexte, ce projet de doctorat vise une percée avec l'étude de composés PCM innovants à très haute température (rétention des données de l'état amorphe RESET >> critères automobiles & budget thermique d'intégration) sans aucune séparation de phase parasite lors de la cristallisation. Récemment, une équipe du Leti a proposé une composition particulière de Ge-Se-Te qui est remarquablement stable (>250°C pendant 10 ans) à l'état amorphe mais qui présente également des propriétés très intéressantes à l'état cristallin qui n'avaient pas été signalées auparavant (pas de description de la structure atomique ou électronique). L'objectif de ce doctorat est de coupler des caractérisations structurelles avancées (microscopie électronique, expériences de rayons X synchrotron...) avec des simulations atomistiques modernes (AIMD/DFT) pour comprendre et maîtriser les propriétés de ces nouveaux PCMs.

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Mesures Overlay pour les technologies avancées

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Microscopie Mesures et Défectivité

BAc+5

01-09-2021

SL-DRT-21-0956

yoann.blancquaert@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

L'Overlay (OVL) est un des paramètres clef à suivre au cours de la fabrication de composants de microélectronique. Actuellement, cette grandeur est suivie par des techniques d'imagerie ou par scatterométrie. Pour les technologies les plus avancées - CMOS10nm et au-delà - ces techniques bien que précises (<0,4 nm en 3 sigma) répondront difficilement aux besoins des procédés. D'autres techniques doivent être évaluées par simulations et expérimentalement pour arriver à des précisions inférieures. Le CD-SAXS et le CD-SEM sont les deux techniques qui seront évaluées pour cette métrologie ultime. Les justesses des techniques actuelles seront évaluées, le candidat définira de nouvelles méthodologies de mesure et nécessitera la création d'étalons de références inter-techniques. Ce sujet est dans la continuité de collaborations et programmes européens en cours.

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Holographie électronique pour la cartographie des potentiels électrostatiques dans les dispositifs à LED.

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Microscopie Mesures et Défectivité

Masters 2

01-10-2021

SL-DRT-21-0969

david.cooper@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

Pour développer les prochaines générations de diodes électroluminescentes IIIV aux longueurs d'onde visibles pour l'éclairage et les UV pour des applications telles que la purification de l'eau, il est important de pouvoir contrôler la composition, et les champs internes tels que les dopants et les potentiels piézoélectriques. Cette stage enseignera les bases de l'holographie électronique permettant de mesurer de manière similaire ces composants et une modélisation sera effectuée afin de les séparer et de fournir un retour d'information important à l'équipe de traitement des appareils pour comprendre puis améliorer leurs performances. Le candidat apprendra comment appliquer l'holographie électronique dans un microscope électronique à transmission pour mesurer les potentiels dans les structures LED. Une modélisation sera appliquée pour comprendre les différentes composantes des potentiels électrostatiques mesurés. Les cartes des potentiels dopants, des potentiels piézoélectriques, de la structure et de la composition seront générées à partir d'un seul ensemble de données. 1) doi.org/10.1016/j.ultramic.2018.06.004 2) doi.org/10.1088/1361-6528/abad5f 3) doi.org/10.1063/5.0020717

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