Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Défis technologiques >> Photonique, imageurs et écrans
5 proposition(s).

Toutes les offres [+]

Etude de diodes SOI verticales pour la détection LWIR

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie thermique et THz

Physique des semiconducteurs

01-09-2021

SL-DRT-21-0313

patrick.leduc@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Les détecteurs thermiques non refroidis absorbent le flux infrarouge pour des longueurs d'onde de 7µm à 14µm. Cette bande spectrale correspond à une fenêtre de transmission atmosphérique et au maximum d'émission d'un corps noir à 300K, ce qui permet de mesurer des variations de température inférieures à 100mK dans la scène imagée. Le principe de fonctionnement des microbolomètres repose sur la mesure de température d'une membrane suspendue absorbant le flux infrarouge. Le transducteur thermique est l'élément sensible du microbolomètre qui détermine son rapport signal sur bruit et donc la performance du pixel bolométrique. La majorité des microbolomètres commerciaux utilisent une thermistance à base de silicium amorphe ou d'oxyde de vanadium pour son coefficient de température élevé (TCR=2-4%/K) et son faible bruit basse fréquence (bruit 1/f). L'objet de la thèse est l'étude d'une technologie en rupture pour la fabrication des microbolomètres. Contrairement aux filières classiques à thermistances, on se propose d'évaluer un transducteur thermique à base de diodes SOI verticales, qui permettra d'améliorer significativement la qualité d'image des détecteurs LWIR. Le sujet portera sur la caractérisation et la modélisation des performances d'un tel dispositif.

Télécharger l'offre (.zip)

Conception et fabrication de composants à base d'alliage de GeSn pour la détection de gaz

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Capteurs Optiques

école d'ingénieur ou master en physique fondamentale, physique du solide, optique, optoélectronique ou photonique.

01-10-2020

SL-DRT-21-0315

vincent.reboud@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

L'un des principaux défis actuels de la photonique sur silicium est d'obtenir un laser intégré technologiquement compatible avec les fonderies de la microélectronique. Les lasers à semi-conducteurs traditionnels utilisent des semi-conducteurs III-V qui ne sont pas acceptés dans les fonderies de silicium, contrairement aux semi-conducteurs du groupe IV. Le CEA Grenoble fait partie des rares laboratoires à avoir déjà fait la démonstration du laser à pompage optique dans l'infrarouge moyen dans les semi-conducteurs du groupe IV, à la fois en Ge et GeSn. Avec des hétérostructures en GeSn relaxé ou sous contraintes en tension et des puits quantiques en alliages silicium-germanium-étain (Si) GeSn, nous ciblons aujourd'hui le laser continu à température ambiante et la réalisation de s photodétecteurs moyen infrarouge en 200 mm. Pour atteindre l'effet laser à température ambiante, il faut améliorer le gain optique et optimiser le confinement des porteurs. Les améliorations nécessiteront de nouvelles configurations de puits quantiques et de hétérojonctions en germanium étain, en jouant sur les compositions atomiques et la déformation mécanique à l'échelle microscopique. Comme pour les lasers que nous avons déjà obtenus, les nouvelles couches de GeSn (Si) seront épitaxiées en 200 mm au CEA Leti, puis traitées par le candidat au doctorat dans des salles blanches de plus petite échelle. Les développements réalisés pour les sources lasers seront utilisés pour la réalisation des photodétecteurs. La thèse se déroulera au sein du Département Optique et Photonique dans le Laboratoire de Capteur Optique, qui est un leader mondial dans le développement et la fabrication de composants photoniques Silicium (ou CMOS) pour la détection de gaz dans l'infra-rouge. Les objectifs de la recherche consisteront : (i) A réduire le nombre de défauts cristallins dans les régions de gain GeSn, (ii) à concevoir des empilements de GeSn (Si) efficaces qui confinent à la fois les électrons et les trous, tout en offrant un fort gain optique (iii) à appliquer et contrôler la contrainte en tension dans les couches d'étain au germanium (iv) à évaluer le gain optique sous pompage optique et injection électrique, à différentes contraintes et niveaux de dopage (v) à concevoir et fabriquer des cavités laser à fort confinement optique (vi) à obtenir des lasers du groupe IV à base de germanium qui soient accordables et qui lase en continu. (vii) à tester les composants fabriqués (sources et photodétecteurs) dans des cellules de détection de gaz À plus long terme, ces lasers seront largement utilisés dans les dispositifs miniaturisés omniprésents de faible puissance pour la détection optique de gaz et la surveillance de l'environnement. Ce travail impliquera des contacts avec des laboratoires étrangers travaillant sur le même sujet dynamique.

Télécharger l'offre (.zip)

Synthèses et études de matériaux organiques chiraux pour le transport de charges dans les semi-conducteurs organiques

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Composants Emissifs

Physico-chimiste ou chimiste organicien avec de fortes connaissances en physique du semi-conducteur organique

01-10-2021

SL-DRT-21-0395

benoit.racine@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

La détection et la manipulation de l'état de polarisation de la lumière connaît actuellement un engouement scientifique important, du fait notamment de l'intérêt d'utiliser une lumière circulairement polarisée (LCP) dans de nombreux domaines d'importance sociétale tels que les technologies d'affichage, la transmission d'informations, la cryptographie, l'imagerie bio-médicale ou encore la détection de molécules chirales d'intérêt pharmaceutique. De part leur capacité à interagir spécifiquement avec une LCP et à moduler sa polarisation, les matériaux moléculaires chiraux s'imposent comme un élément de choix pour explorer ces applications innovantes et envisager de nouvelles potentialités en électronique organique. De plus, la propriété unique des molécules chirales à induire une sélectivité de spin électronique dans la conduction de courant électrique (CISS effect pour Chiral Induced Spin Selectivity) ouvre également des opportunités dans le domaine de la spintronique organique. En conséquence, la synthèse de semi-conducteurs chiraux pi conjugués innovants, présentant une modulation aisée de leurs propriétés physico-chimiques et l'intégration de ces matériaux dans des dispositifs optoélectroniques de type OLEDs, OPDs ou OFETs présente un intérêt aussi bien fondamental qu'applicatif. Le projet de thèse se fera en collaboration avec un laboratoire de chimie du CNRS et le laboratoire du CEA/LETI le LCEM spécalisé dans les semi-conducteurs organiques. L'étudiant de thèse aura pour objectifs de synthétiser des nouveaux transporteurs de charges organiques chiraux et de caractériser leurs propriétés photophysiques (d'absorption et d'émission) et opto-électronique. Les molécules les plus prometteuses seront intégrées dans des dispositifs OLEDs et OPDs. La partie synthèse et caractérisation photophysiques (spectromètre de dichroisme circulaire, spectromètre de luminescence non polarisée et circulairement polarisée, RPE, ?) seront réalisées au laboratoire de Chimie du CNRS (Institut des Sciences Chimiques de Rennes). L'intégration des molécules dans des dispositifs OLEDs et OPDs se fera au sein du laboratoire LCEM du CEA Grenoble où se trouve les équipements de dépôt (chambre PVD pour matériaux organiques) et les moyens de caractérisation opto-électronique (IVL, C(V), TLM, Photocourant, effet hall, ?).

Télécharger l'offre (.zip)

Simulation et optimization d'une photodiode à avalanche (SPAD) couplée à un absorber Germanium

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie sur Silicium

Physique du solide et simulations

01-01-2021

SL-DRT-21-0477

norbert.moussy@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Les dispositifs optoélectroniques avancés tels que la diode à avalanche à photon unique (SPAD) sont maintenant largement utilisés dans les domaines de l'imagerie 3D, de l'assistance de caméra, de la télémétrie laser et de la proximité. La prochaine génération de SPAD sera consacrée à la télémétrie 3D en temps de vol et à la détection rapide des mouvements, notamment pour les LiDaR utilisés dans les voitures à conduite autonome. Le travail de thèse consistera à développer et exploiter des simulateurs développé à ST-Microelectronics pour les dispositifs optoélectroniques et plus spécifiquement, le SPAD à absorption séparée Ge. Dans ce type de capteurs, la lumière infrarouge est absorbée dans le germanium et les porteurs photogénérés sont transportés dans la zone d'avalanche en silicium pour l'amplification du signal. Une connaissance approfondie du transport entre les deux matériaux est fondamentale pour l'optimisation de l'appareil. Cela se fera par simulation et étalonnages des modèles. Tout d'abord, des simulations de processus d'implantation de dopage, mais aussi de déformation résiduelle dans la couche épitaxiale de Ge seront utilisées pour extraire des profils de dopage réalistes à insérer dans le code Monte Carlo (MC). Deuxièmement, en utilisant la simulation 3D de particules MC pour résoudre l'équation de transport de Boltzmann, le comportement temporel de différentes conceptions de dispositifs SPAD basés sur le Si et le Ge sera analysé statistiquement afin de réduire la 'gigue' et d'améliorer la probabilité de détection des photons. La technique MC est un outil unique pour analyser les trajectoires de particules uniques ainsi que l'évolution temporelle des courants et des tensions aux bornes du dispositif.

Télécharger l'offre (.zip)

Développement de détecteurs de photons uniques supraconducteurs et de circuits de réception pour les communications quantiques

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Intégration Photonique sur Silicium

Master 2 ou école d'ingénieur physique,electronique, photonique

01-10-2021

SL-DRT-21-0605

segolene.olivier@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

Le traitement quantique de l'information devient un enjeu majeur pour notre société avec le développement d'ordinateurs quantiques, capables de résoudre des problèmes complexes bien plus rapidement qu'un ordinateur classique, et de communications quantiques offrant une sécurité absolue, non vulnérable à la puissance de calcul. Le développement de technologies intégrées est essentiel pour pouvoir déployer des systèmes quantiques compacts et à faible coût à grande échelle. Le CEA-Leti a développé depuis plusieurs années une plateforme de photonique sur silicium permettant de fabriquer des composants et circuits intégrés pour des applications diverses comme les telecom/datacom, les lidars et plus récemment les communications quantiques. L'objectif de cette thèse est dans un premier temps de concevoir, fabriquer en salle blanche et caractériser une nouvelle génération de détecteurs quantiques supraconducteurs intégrés sur silicium, capables de détecter des photons uniques avec une efficacité supérieure à 90%. Dans un second temps, ces détecteurs seront ensuite intégrés dans des circuits de communications quantiques sécurisées. Cette thèse bénéficiera de collaborations avec des laboratoires de recherche fondamentale en France et en Europe.

Télécharger l'offre (.zip)

Voir toutes nos offres