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Nos Thèses par thème

Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences  >> Physique du solide, surfaces et interfaces
4 proposition(s).

Reconstruction 3D d'objets nanométriques à partir d'images stéréoscopiques de microscopes électroniques

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

Master2 Recherche, Ecole d'ingénieur mathématique, informatique

01-10-2019

SL-DRT-19-0588

aurelien.fay@cea.fr

Mots clef : Traitement d'images, programmation GPU, optimisation, problème inverse, stéréovision, réseaux de neurones. La métrologie 3D robuste, non-destructive et rapide est un enjeu mondial majeur de la microélectronique [1] pour l'inspection de défauts sur plaque de silicium, la fidélité de la lithographie optique et le contrôle des procédés. Des méthodes de reconstruction rapides à partir d'images stéréoscopiques de microscopie électronique (SEM) basées sur des considérations géométriques ont permis de reconstruire la topographie 3D d'objets microniques. Cependant ces techniques ne sont plus valables lorsque les motifs sont d'ordre nanométrique à cause d'effets physiques locaux perturbant le placement des points d'intérêt [2]. Des méthodes alternatives basées sur la résolution d'un problème inverse ont déjà été prototypées au CEA. Des gains très significatifs en temps de calcul sont attendus après leurs implémentations sur les GPUs du groupe. Des méthodes de calibration de modèle doivent aussi être développées, potentiellement sur la base de réseaux de neurones. La métrologie 3D à partir d'images SEM suscite l'intérêt de plusieurs partenaires industriels du LETI, et cette thèse se veut être un élément clé pour les collaborations présentes et à venir dans ce domaine. L'objectif de cette thèse est de développer une méthode de reconstruction 3D à partir d'images SEM la plus précise et robuste possible. Pour cela, l'étudiant(e) en thèse s'appuiera dans un premier temps sur les moyens théoriques et de simulation du groupe pour améliorer et développer de nouveaux modèles analytiques d'imagerie SEM. Le champ d'application de ces modèles SEM se veut large, de la simulation d'objets micrométriques jusqu'aux structures nanométriques. Le CEA-LETI dispose d'une nouvelle génération de SEM qui permet la prise d'images de motifs sous différents points de vue. Ces images multi-stéréo permettent une augmentation de données sur la structure imagée, ce qui facilite sa reconstruction 3D par rapport au cas d'une unique prise d'image SEM en vue de dessus. L'étudiant(e) en thèse entrainera les modèles SEM sur une collection d'images SEM multi-stéréo de motifs, dont les topographies 3D seront connues via de l'imagerie 3D de référence. Il devra investiguer, dans un second temps, différentes stratégies mathématiques de reconstruction 3D, permettant une convergence rapide et de qualité. A terme, la reconstruction 3D sera appliquée sur différents produits clients d'intérêt. [1] Bunday, 7/5 nm logic manufacturing capabilities and requirements of metrology, SPIE 9780 (2018) [2] S. Drouyer et al., Sparse stereo disparity map densification using hierarchical image segmentation. 13th International Symposium on Mathematical Morphology, Fontainebleau ( France), 15-17 Mai 2017

Croissance epitaxiale et recuit laser nanosecondes d'heterostructures GeSn/SiGeSn

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

Master 2 ou Ecole d'Ingénieur, Science des Matériaux / Microélectronique / Optoélectronique

01-10-2019

SL-DRT-19-0635

Pablo.ACOSTAALBA@cea.fr

Le CEA LETI, qui s'est équipé dès 2015 des capacités de déposer par épitaxie des empilements GeSn/SiGeSn sur substrats 200mm, est à l'état de l'art mondial dans plusieurs de leurs domaines applicatifs. Dans le but d'obtenir des lasers pompés électriquement fonctionnant à température ambiante et des photo-détecteurs Infra-Rouge performants, nous allons explorer, lors de cette thèse, le dopage de type n et p de ces couches, que ce soit par implantation ionique ou directement lors de la croissance épitaxiale (dopage in-situ). Afin de tirer pleinement partie de ces couches dopées, nous devrons réaliser des recuits de recristallisation et d'activation électrique. Avec les techniques standards de recuit, nous allons nous heurter à la grande instabilité des empilements GeSn/SiGeSn (précipitation / ségrégation de surface). C'est pour cela que nous évaluerons, lors de cette thèse, l'apport du recuit laser nanoseconde sur le propriétés structurales et électriques de ces hétérostructures. Ces recuits laser, mis en ?uvre dans notre nouvel équipement SCREEN-LASSE LT3100, seront parmi les premiers menés sur ce type de semiconducteurs. On s'intéressera tout particulièrement à la qualité cristalline, le niveau de dopage, la rugosité de surface, la ségrégation/agglomération de l'étain et la composition chimique de ces empilements et leur évolution avec les paramètres procédés (recuit laser comme épitaxie). Ces connaissances seront mises à profit pour la fabrication de dispositifs innovants en optoélectronique.

Nanorésonateurs optomécaniques en silicium pour la détection de brins d'ADN

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Master nanotechnologies ou physique générale, optique ou biotechnologies

01-10-2019

SL-DRT-19-0670

thomas.alava@cea.fr

Le laboratoire capteur MEMS du CEA LETI possède une expertise très forte et une reconnaissance internationale dans le domaine des MEMS/NEMS résonants et plus récemment dans les nanorésonateurs optomécaniques. Par ailleurs, le marché du séquençage ADN est en pleine explosion et représente des volumes de marchés impressionnants pour des dispositifs bio-médicaux issus des micro et nanotechnologies. La dernière génération de séquenceurs ayant dominé le marché est basée sur des méthodes de fluorescence. La nécessité de passer par une lecture optique est un verrou pour une plus grande vitesse et miniaturisation. Parmi différentes voies investiguées pour des capteurs en milieu liquide, le groupe NEMS du LETI a récemment réalisé une première mondiale: une détection biologique avec un nanorésonateur optomécanique immergé en milieu liquide. Outre des performances de détection hors du commun, cette technique permet de confiner la lumière et potentiellement de simplifier le traitement de séquences optiques. Le doctorant s'appuiera sur ces compétences pour étudier la reconnaissance des paires d'ADN par une détection multi-paramétrique: gravimétrique (mesure de masse par fonctionnalisation classique), ainsi qu'optique. Le doctorant étudiera la possibilité de monitorer en temps réel et au niveau brin d'ADN unitaire l'amplification d'une séquence d'ADN par PCR pour la meilleure adéquation possible aux contraintes d'analyse sur le terrain: portabilité, réduction drastique du temps d'analyse, de la quantité d'échantillon à analyser et donc de la quantité de réactifs. Après avoir étudié la meilleure technique de lecture pour des applications de type séquençage, il s'agira de concevoir les dispositifs, de participer à leur fabrication et de réaliser une preuve de concept expérimentale.

Etude et réalisation d'assemblages céramique ? métal par SPARK PLASMA SINTERING

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Recyclage et Valorisation des Matériaux

master 2 ou école d'ingénieur, matériaux dominante mécanique

01-09-2019

SL-DRT-19-0680

mathieu.boidot@cea.fr

Les matériaux à gradients de fonction (MGF) ont reçu un intérêt croissant au cours de la dernière décennie car ils concernent de nombreuses applications dans des domaines comme l'énergie, les biomatériaux, l'aéronautique, le spatial, l'armement, l'optoélectronique etc. Les MGF apportent un grand nombre de bénéfices par rapport aux assemblages brasés ou mécanosoudés comme la réduction des contraintes d'origine thermique en fonctionnement, l'adaptation du coefficient de dilatation entre deux pièces, l'élimination d'une éventuelle brasure, l'adaptation chimique (pour des applications médicales), l'ajout de fonctions locales à des pièces etc. Cependant, malgré les avantages qu'ils apportent, les MGF fabriqués par métallurgie des poudres sont souvent constitués de couches de composition fixe superposées les unes aux autres et forment des gradients discrets. Afin de limiter les contraintes thermiques dans les assemblages céramique-métal, les besoins aujourd'hui se tournent vers des matériaux à gradients continus. En s'appuyant sur la technologie Spark Plasma Sintering (SPS) qui permet une rétention de la micro/nanostructure des poudres lors de leur densification, d'étudier le comportement de gradients céramique/métal continus à travers les axes suivants : - Obtention et caractérisation de gradients céramique métal continus - Développer des cycles de frittage SPS et de outillages spécifiques permettant de densifier les MGF - Déterminer un critère de rupture (en contrainte et en énergie) gouvernant la faillite des MGF réalisés La technologie CIC pourra également être utilisée à titre de comparaison avec le SPS. Contacts : mathieu.boidot@cea.fr, christelle.navone@cea.fr, olivier.gillia@cea.fr

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