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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.

Batteries Li/S tout solide à électrolyte sulfure solide

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

Laboratoire Prototypage et Procédés Composants

Master2 recherche chimie-physique, électrochimie,physique du solide

01-04-2019

SL-DRT-19-0653

Vasily.TARNOPOLSKIY@cea.fr

Afin d'augmenter les performances des batteries lithium, les recherches se tournent vers le développement de batteries "tout-solide", basées sur des technologies d'électrolytes polymères ou inorganiques. Parmi les meilleurs candidats d'électrolytes solides, les sulfures offrent les meilleures conductivités ioniques à température ambiante, équivalentes aux électrolytes liquides organiques. Cette famille d'électrolyte solide présente également d'autres intérêts comme la température de synthèse (plus basse que les oxydes), la facilité de mise en ?uvre (matériaux malléables, pressage à froid). Les limitations actuelles à l'utilisation d'électrolytes solides sulfures sont liées à la réactivité des matériaux aux électrodes. En effet, les sulfures, en particulier de type verre-céramiques Li2S-P2S5, sont des matériaux réactifs à la fois à l'électrode négative (par exemple avec le lithium métal, formation d'une couche passive) et à l'électrode positive (type oxyde lamellaire, décomposition de l'électrolyte à haute tension). L'objectif de la thèse se propose d'évaluer l'intérêt des électrolytes solides sulfures avec un matériau de cathode « basse tension », le soufre élémentaire. Ce matériau présente un potentiel de fonctionnement bien plus bas que les matériaux de cathodes usuels (~2 V), qui est compensé par la capacité théorique spécifique très importante du soufre (1675 mAh/g). Afin de tirer parti au maximum de la capacité du soufre, ce matériau de cathode est pressenti dans les systèmes Li métal. Le système Li/S a été étudié en électrolyte liquide au LITEN depuis 10 ans. De nombreux progrès ont été réalisés à l'électrode positive, permettant d'obtenir des performances encourageantes. Ces progrès ont également permis de mettre en évidence les limitations actuelles du système Li/S en électrolyte liquide, liées à la mauvaise cyclabilité de l'électrode de lithium métal. Une des solutions consiste à développer un système Li/S tout-solide. Tandis que la stabilité des sulfures à haute tension est problématique, l'utilisation d'une cathode « basse tension » devrait permettre de reconsidérer l'option très prometteuse des électrolytes sulfures. Sur la base des compétences développées par le passé à la fois sur le système Li/S et sur les électrolytes sulfures, le sujet de thèse se propose d'élaborer les premières briques en système complet Li/sulfures/S. En particulier, l'objectif sera de développer une formulation de cathode optimisée permettant de pallier aux changements de morphologie et à l'expansion volumique de la cathode lors de la formation des produits de décharge. Cette thèse aura également pour objectif d'étudier et d'optimiser l'interface électrolyte solide/lithium métal. Cette tâche sera générique aux autres systèmes de cathode, et pourra nécessiter l'utilisation d'intercouches ou de dopant pour passiver efficacement le lithium métal. A la fin de la thèse, une preuve de concept sera réalisée en cellule de type pouch cells. Le gain en sécurité lié à l'utilisation de l'électrolyte solide sera également évalué, en lien avec la thèse sur ce même sujet proposée par le STB/SAMA.

Technologie des Mémoires de Mott

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

Sciences des Matériaux, Physique, Nano et microélectronique

01-10-2019

SL-DRT-19-1024

eric.jalaguier@cea.fr

Le projet de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet ambitieux entre le CEA-LETI et l'IMN (Institut des Matériaux de Nantes) visant à confirmer le fort potentiel des isolants de Mott pour les applications Mémoire Non volatile et Intelligence Artificielle. Le doctorant contribuera à l'optimisation des dispositifs de Mémoire de Mott à base d'oxyde de vanadium en étudiant les propriétés du matériau jusqu'à la caractérisation électrique approfondie des dispositifs Mott intégrés en technologie CMOS 130 nm. Parallèlement, le développement de dépôt de couches minces et la caractérisation électrique d'autres isolants de Mott (comme les chalcogénures : GaV4S8, NiS2-xSex?), menés à l'IMN, rechercheront des alternatives au (V1-xCrx)2O3. Les principales tâches seront : 1) Caractérisations physico-chimiques (XRR, XRD, XPS, SEM, TEM. . .) et électriques (résistivité, transport) des films minces d'isolants de Mott (V2O3 dopé Cr...) recuits et encapsulés. Différentes techniques de dépôt seront étudiées à l'IMN et au CEA-LETI ; 2) Développement et caractérisation électrique de dispositifs de mémoire Mott intégrés, de l'analyse d'une cellule mémoire aux statistiques sur matrice. Optimisation des paramètres de programmation (impulsions électriques, amplitude, temps, fréquence?) pour améliorer les performances de la mémoire (fenêtre, endurance, rétention) et pour identifier les meilleurs paramètres des matériaux (épaisseur, concentration en Cr?); 3) Interprétation physique basée sur les mécanismes de commutation résistive des isolants de Mott et simulations multi-physiques pour corréler les performances des dispositifs avec les propriétés des matériaux

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