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Défis technologiques >> Nano-caractérisation avancée
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Caractérisation de batteries tout-solide utilisant les installations neutrons et synchrotron

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Matériaux

Physicien de la matière molle

01-10-2019

SL-DRT-20-0317

lionel.picard@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

Ayant pour objectif d'améliorer la densité d'énergie massique et la sécurité des batteries au lithium, des batteries « tout-solides » sont actuellement en développement, composées d'un électrolyte soit polymère, soit (vitro)céramique, soit une combinaison des deux, connue sous le nom d'hybrides. Ces activités de recherche sont déjà bien implantées au CEA-Grenoble, au travers notamment de développements de matériaux céramiques conducteurs ioniques et de polymères conducteurs type « single-ion ». Dans ce contexte, le doctorant aura pour objectif de supporter ces travaux au travers d'une meilleure compréhension des électrolytes hybrides. Pour cela, il caractérisera en détail la structure et les propriétés de tels systèmes, et plus particulièrement, leurs organisations locales/nanométriques, les interfaces organiques/inorganiques et les interfaces électrolyte/électrode. Ces études utiliseront des matériaux déjà disponibles au CEA et des nouveaux matériaux de cathode provenant d'UMICORE, mais aussi des matériaux en cours de développement. Le doctorant utilisera des techniques neutroniques et synchrotron de ruptures, comme la diffusion aux petits angles, la micro-tomographie, les micro-faisceaux et des techniques d'imageries, afin de caractériser les matériaux hybrides ex-situ et dans des dispositifs operando. Enfin, basé sur ses résultats, il proposera des voies potentielles d'optimisation de ces systèmes.

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Nanocaractérisation chimique fine de structures GaN pour les applications nano et opto-électroniques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Autre laboratoire

Master 2 recherche, Sciences de Matériaux, électronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0701

marc.veillerot@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

L'utilisation des matériaux III-N se généralise, non seulement pour les composants électroniques de puissance mais également pour des nouvelles technologies d'éclairage basse consommation à base de µLEDs. Cependant un meilleur contrôle de la composition des matériaux, leur dopage et la qualité des interfaces des empilements développés, est nécessaire à l'optimisation des performances électriques des composants. Des techniques de caractérisation chimique comme l'XPS et le SIMS sont utiles au développement de ces structures. Cependant ces deux techniques ont besoin d'être développées et combinées, pour produire l'information fiable nécessaire à l'optimisation des matériaux et des procédés de fabrication des dispositifs à base de GaN. Le sujet de thèse est construit sur deux axes de travail. Le premier, d'intérêt industriel immédiat, est la caractérisation fine combinée des surfaces et interfaces pour des empilements planaires minces (quelques nm) de type AlGaN/GaN et oxyde/GaN. Cela passe par le développement de méthodologies spécifiques, comme le SIMS à basse énergie très résolu en profondeur et l'XPS à haute énergie pour l'analyse d'interfaces enterrées. Le second, plus prospectif, est la caractérisation de structures tridimensionnelles intégrées dans les dispositifs finaux de taille micronique. On s'orientera pour cela vers des variantes des techniques XPS et SIMS dotées d'une résolution latérale plus poussée. Cette partie du travail, mené en collaboration avec des partenaires académiques et/ou industriels, permettra d'anticiper les capacités de caractérisation des futurs dispositifs.

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Etude par spectroscopie de photoélectrons haute-énergie d'interfaces critiques enterrées pour technologies avancées d'imageurs

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces

Master 2 Matière Condensée Matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0750

orenault@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

La mise au point de technologies avancées génériques, comme les imageurs ou les mémoires, requiert une compréhension fine du comportement d'interfaces critiques pour le fonctionnement des dispositifs électroniques en jeu. Dans cette perspective, la mise en ?uvre de méthodes de nano-caractérisation en rupture est d'une importance capitale. Dans ce sujet, nous adressons l'application d'une nouvelle technique de photoémission par rayons X durs (HAXPES : HArd X-ray Photoelectron Spectroscopy) utilisant pour la première fois dans ce champ d'étude une source de laboratoire produisant la radiation Ka du Chrome, dans un spectromètre de dernière génération récemment installé sur la Plate-Forme de Nanocaractérisation de Minatec, CEA-Grenoble. L'HAXPES pallie à une limitation importante de la photoémission conventionnelle en augmentant la profondeur sondée, permettant d'accéder de manière non destructive aux interfaces enterrées critiques, situées typiquement à des profondeurs de 20 à 50 nm sous une électrode. La thèse sera organisée en deux volets : un premier volet sera dédié à la caractérisation des états chimiques des interfaces profondes dans les empilements technologiques d'imageurs et autres technologies génériques développées à ST Microelectronics. Un second aspect traitera des aspects électriques et propriétés électroniques de ces interfaces et plus particulièrement des décalages de bandes de valences.

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