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Nos Thèses par thème

Sciences pour l'ingénieur >> Electromagnétisme - Electrotechnique
115 proposition(s).

Fabrication additive d'une jauge d'extensométrie haute température

DLORR (CTReg)

Autre DLORR

Master Sciences des Matériaux - Micromécanique

01-10-2020

SL-DRT-20-0217

manuel.fendler@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d'économie de matériaux (.pdf)

L'internet des objets apporte intelligence et connectivité au sein des outils industriels. Il permet une connaissance en temps réel des paramètres des équipements, ce qui permet d'optimiser les procédés par une meilleure connaissance et une meilleure prise en charge des conditions de fabrication. L'accumulation des données permet leur traitement statistique par machine learning en vue d'améliorer le procédé et le pilotage en temps réel grâce à d'avantage de connectivité et d'intelligence embarquée. Au c?ur de la collecte de données dans les outils, bon nombre de capteurs sont conçus à partir d'un élément sensible commun : la jauge d'extensométrie. Cependant les conditions opérationnelles en environnement industriel sont extrêmement sévères ; le stimulus majeur de dégradation est la température, avec des valeurs dépassant couramment les 400°C, ce qui élimine l'emploi des jauges qui sont fabriquées exclusivement sur substrats plastiques. L'objectif de cette thèse est donc de développer des capteurs à jauges hautes températures, en faisant levier sur les techniques additives à la fois pour la fabrication et l'intégration des jauges sur des corps d'épreuve topologiquement optimisés.

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Electronique sans contact dans un environnement haute-température soumis aux radiations

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Master 2 microélectronique, mécatronique, physique du solide

SL-DRT-20-0249

gael.pillonnet@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

L'objectif est de proposer de nouveaux types de schémas électroniques à partir d'un dispositif robuste à la température : la capacité variable électromécanique à actionnement électrostatique fabriquée à partir de technologies MEMS éprouvées. Ce type de dispositif est l'élément de base d'une nouvelle famille d'électronique récemment introduites par le CEA-Léti dite « électronique sans contact ». Ce programme de recherche s'inscrit dans une approche en rupture par rapport aux circuits électroniques à base transistors en réduisant drastiquement la dépendance à la température, permettant d'envisager des tenues en température de plusieurs centaines de dégrée centigrades. A partir des premiers résultats de simulations et de caractérisations expérimentales de l'équipe, le doctorant proposera, modélisera, simulera, fabriquera et caractérisera de nouvelles combinaisons de structures pour valider la tenue à la température et aux radiations. Le programme de recherche implique des partenaires à l'expertises diverses, tels que des experts en salle blanche, de l'électronique durcie, des circuits intégrée, des systèmes électromécanique et des circuits intégrés.

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Traitement de séries temporelles par IA pour les capteurs intelligents

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Infrastructure et Ateliers Logiciels pour Puces

Master de recherche ou diplome d'ingénieur en IA

01-10-2020

SL-DRT-20-0261

marielle.malfante@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Un capteur est aujourd'hui un dispositif utilisé pour acquérir des données de modalité fixe (acoustique, pression, image, etc.). Ces données sont ensuite stockées avant d'être traitées par machine learning par exemple, en vue d'en extraire des informations pertinentes. Un très grand nombre de capteurs et de cas applicatifs peuvent être considérés : ? Microphones pour la classification automatique de scènes acoustiques, ? Capteurs de pression pour l'étude de la déformation et maintenance d'édifices architecturaux, ? Sismomètres pour l'étude de signaux précurseurs à des séismes, ou à des éruptions volcaniques, ? Bracelets connectés pour la détection de phases de stress, ? Etc. L'un des enjeu actuel est de pouvoir créer et designer des capteurs intelligents (smart sensors, Fig 1), c'est-à-dire des capteurs où la sortie serait directement l'information recherchée, et non plus le signal brut. Les smart sensors sont aujourd'hui un enjeu dans de nombreux domaines, en particulier quand les capteurs doivent fonctionner en autonomie et dans des environnements isolés, c'est-à-dire sous contrainte d'énergie et de capacités de stockage. C'est par exemple le cas lors de l'étude de paysages acoustiques pour la surveillance environnementale (forêts, zones sous-marines, etc). L'IoT et les capteurs de type « wearable » sont également des domaines visés. De nombreux points techniques sont à aborder pour passer d'un capteur traditionnel à un capteur intelligent. Le design de méthodes d'intelligence artificielle efficace pour le traitement des données, tout en étant suffisamment légères en termes calculatoires et énergétique est un premier challenge. Le design de ces mêmes méthodes à partir de jeux de données peu ou faiblement labélisées en est un autre. Le CEA mène déjà des études dans ce sens, et la pertinence de certains outils d'intelligence artificielle est évidente. Cette thèse se focalise sur les capteurs enregistrant des séries temporelles : stations inertielles, microphones, bracelets connectés, etc. Le c?ur du sujet est de travailler sur des méthodes d'IA pour les séries temporelles, dans un (ou plusieurs?) contexte applicatif. Le sujet s'inscrit dans une thématique plus globale concernant la fiabilité de l'IA (détection d'anomalies, détection d'événement non présents au cours de l'apprentissage), ainsi que le développement de méthodes d'IA performantes sous contrainte de labélisation. Le sujet est ambitieux et plusieurs voies de développement sont ouvertes.

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Réalisation par fabrication additive d'un dispositif 3D en céramique / métal, appliqué au transfert d'énergie à distance et au contrôle à distance.

DMIPY (CTReg)

Autre DMIPY

Master 2 Matériaux et procédés

01-09-2020

SL-DRT-20-0282

regis.delsol@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d'économie de matériaux (.pdf)

La plateforme Matériaux du CEA Tech Occitanie conduit des travaux de recherche appliquée dans le domaine de la fabrication additive de céramiques. Le sujet proposé vise à consolider au travers d'un cas applicatif, la capacité de concevoir et réaliser des dispositifs céramique/métal. Le dispositif réalisé sera intégré à un système mécatronique incluant un ou plusieurs capteurs et permettra le transfert de puissance et le pilotage à distance. La première phase de la thèse d'une durée de 9 mois consistera en un étude bibliographie relative au sujet et une étude de dimensionnement du dispositif en vue de choisir en fin de période, le meilleur couple céramique/métal pour assurer la fonction demandée. La deuxième phase d'une durée de 9 mois, consistera à réaliser des prototypes en céramique en géométrie plane, de les métalliser en testant plusieurs approches. Des caractérisations mécaniques, morphologiques et diélectriques seront réalisés pour évaluer notamment la qualité de l'interface obtenue. La troisième phase d'une durée de 12 mois consistera à réaliser le dispositif final en géométrie 3D. Des tests fonctionnels du dispositif seront réalisés. Les six derniers mois de la thèse seront réservés pour la rédaction.

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Intégration microélectronique de convertisseurs DC/DC piézoélectriques

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Master 2 électronique, ginei électrique, microélectronique, mécatronique

SL-DRT-20-0286

adrien.morel@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'intégration en technologie microélectronique de convertisseurs d'énergie électrique de type continue-continue utilisant un transfert adiabatique dans un élément électromécanique à transduction piézoélectrique. Ce nouveau principe de conversion basé sur des résonateurs piézoélectriques assure une transduction d'énergie électrique-mécanique-électrique alternative aux techniques actuelles de transferts capacitif et/ou inductif tout en garantissant une large plage de rapport de conversion avec un rendement de conversion élevé. Récemment, le MIT a également pointé l'intérêt de ce nouveau type de convertisseur via un médium piézoélectrique pour améliorer la miniaturisation des alimentations [Boles19]. Les équipes du CEA-Léti sont pionniers sur cette thématique en publiant une première preuve de concept expérimentale [Pollet2019] à base d'électronique non-intégrée et d'un résonateur piézoélectrique massif. Dans une première phase, le travail vise la mise au point d'un étage de puissance et de son contrôle dans un circuit intégré autour d'un résonateur piézoélectrique dit massif (externe à la puce). Ce premier niveau d'intégration permettra de viser des transferts d'énergie plus fréquents et un niveau de synchronisation plus précis afin de réduire la taille de l'élément piézoélectrique non-intégré dans la puce. Afin de maintenir le processus adiabatique de transfert de charges par commutations douces, il est nécessaire notamment d'intégrer des capteurs de courants et de tensions performants et à basse consommation par rapport à la puissance du convertisseur. Il sera également étudié des modes de résonance alternatifs pour garantir une montée en fréquence et la déclinaison de grandes familles de convertisseurs (abaisseur, élévateur, isolation galvanique?). Un premier démonstrateur intégré dans la gamme du Watt et d'une surface sub-centimétrique est visé. Dans une deuxième phase, le doctorant étudiera la possibilité d'intégration du piézoélectrique en couche mince pour son intégration au plus proche de la puce de puissance. Sur la base des travaux sur les piézoélectriques menés dans les salles blanches du Léti, l'impact sur les performances électriques du convertisseur sera calculé. [Pollet2019] B. Pollet et al., A New Non-Isolated Low-Power Inductorless Piezoelectric DC?DC Converter, Trans. on Power Electronics, 2019. [Boles] J. D. Boles et al., Enumeration and analysis of dc-dc converter implementations based on piezoelectric resonators," Proc. IEEE Workshop on Control and Modeling for Power Electronics, June 2019.

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IA embarquée pour l'interprétation sémantique d'un modèle d'environnement probabiliste

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Infrastructure et Ateliers Logiciels pour Puces

Master de recherche ou diplome d'ingénieur

01-10-2020

SL-DRT-20-0291

tiana.rakotovao@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Dans le cadre général du véhicule autonome, la problématique de perception et modélisation de l'environnement est primordiale. Comment représenter l'environnement immédiat du véhicule ? Comment détecter et identifier les différents obstacles ? Les zones libres, praticables et sécurisées pour le véhicule ? Comment prédire l'état de l'environnement à un instant futur ? Quelle combinaison de capteurs est optimale pour parvenir à une modélisation et description exhaustive de l'environnement ? Aujourd'hui ces questions ont toutes des ébauches de réponses, mais restent ouvertes. La contrainte de l'embarquabilité des solutions proposées est par ailleurs très forte, et est aujourd'hui au c?ur des préoccupations du CEA. Quels traitements des données capteurs sont envisageables en embarqués ? Le formalisme de Grille d'Occupation présente plusieurs avantages pour représenter et modéliser l'environnement d'un véhicule. Plusieurs capteurs de modalité différentes viennent alimenter la grille, chaque modalité apportant une information spécifique. L'infra-rouge est ainsi particulièrement efficace de nuit, le lidar particulièrement performant pour voir à 360° mais est limité en conditions d'intempéries auquel cas un radar sera plus adapté. A contrario l'ultrason est souvent utilisé pour analyser les très faibles distances. Des méthodes basées sur la fusion bayésienne ont été développées au sein du CEA pour produire SigmaFusion, un outil permettant de fusionner les informations issues de différents capteurs et de produire une grille d'occupation évoluant au cours du temps. L'un des points forts de SigmaFusion réside en l'optimisation calculatoire, rendant ainsi la technologie particulièrement efficace et compétitive sous de fortes contraintes d'intégration embarquée (intégration bas-coût et basse consommation sur des microcontrôleurs qualifiés pour les tâches critiques pour l'automobile). Une question actuellement en cours de développement consiste à utiliser des méthodes embarquées d'intelligence artificielle afin d'analyser la sémantique des grilles d'occupation. Quelles sémantiques pourront être estimées en appliquant des méthodes IA sur des successions de grilles d'occupation ? Peut-on détecter automatiquement, en temps réel, et à faible coût énergétique et calculatoire les objets évoluant dans la scène (piétons, cycliste, voitures, etc.) ? Cette question et le développement des solutions adaptées sont le sujet de cette thèse.

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Développement d'un dépôt électrochimique de polymères

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 chimie, électrochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0308

paul.haumesser@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le dépôt électrophorétique de polymères est une technique utilisée pour le dépôt de nombreux polymères tels que le polyetherimide (PEI). Ce dépôt requiert habituellement des tensions de plusieurs à plusieurs dizaines de volts. Il est reconnu que des processus électrochimiques interviennent dans les mécanismes de dépôt. Des résultats récents semblent indiquer que ces mécanismes électrochimiques peuvent être efficaces dès l'application de potentiels moins élevés (<3V), ce qui ouvre la possibilité d'un dépôt dans des conditions plus douces et avec un contrôle accru. Cette thèse vise donc à étudier les mécanismes en jeu lors du dépôt de PEI dans ces conditions, ce qui pourrait permettre le développement d'un procédé de dépôt original de ce polymère applicable à la fabrication de capacités à fort champ de claquage. De plus, cette approche pourrait être étendue à d'autres polymères isolants pour des applications potentielles en santé (packaging de pistes conductrices pour les systèmes implantés ou portés, avec topologie), ou à des polymères hydrophiles et/ou poreux : encapsulation d'édifices biologiques (cellules, enzymes, bactéries) ou filtrage de cellule dans les systèmes de micro-organes sur puces.

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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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Développement d'aimants permanents hautes performances NdFeB par Powder Injection Moulding

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Formulation des Matériaux

Chimie des matériaux, option polymère

01-11-2020

SL-DRT-20-0329

sebastien.rolere@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

De par leurs très bonnes performances magnétiques, les aimants permanents en NdFeB participent à la transition énergétique, avec des applications dans les secteurs de l'énergie (turbines d'éoliennes) et du transport (véhicules électriques). Ces aimants sont généralement produits par pressage de poudre et frittage, et l'obtention de formes complexes passent alors par des opérations d'usinage coûteuses. Le procédé PIM (Powder Injection Moulding), qui permet la mise en ?uvre de poudres inorganiques au travers de techniques classiques de la plasturgie, est actuellement considéré pour la fabrication d'aimants NdFeB de haute densité et aux géométries complexes. Les propriétés magnétiques des aimants en NdFeB sont significativement dégradées par la présence de contaminants carbone et/ou oxygène. Or, le procédé PIM nécessite (i) la formulation de feedstocks (mélanges) à partir de polymères organiques (liants) pour le moulage par injection, et (ii) la mise en place d'étapes post-injection de déliantage chimique et thermique, qui sont autant de sources potentielles de contamination du matériau. Ces différentes sources nécessitent d'être étudiées afin de réduire au maximum la contamination dans les aimants et ainsi d'optimiser leurs propriétés magnétiques. En outre, l'étude des interactions physico-chimiques entre les liants polymères (et leurs produits de dégradation) et la poudre NdFeB, doit permettre l'élaboration de feedstocks injectables et adaptés à l'élaboration d'aimants permanents à basse contamination et aux propriétés magnétiques optimales.

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Modèle de programmation concret pour ordinateurs avec accélérateurs quantiques

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Infrastructure et Ateliers Logiciels pour Puces

Master informatiques / école d'ingénieur

01-10-2020

SL-DRT-20-0364

Henri-Pierre.Charles@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Les ordinateurs quantiques permettront d'obtenir des performances de calcul inédites grâce à un mode de calcul très différent des ordinateurs classiques : le support de l'information n'est plus un bit a 2 états mais un qbit porteur d'une information analogique, d'intriquer une multitude de qbits et de les manipuler. Par ailleurs, c'est la possibilité d'une façon cohérente qui permettra d'obtenir des puissances de calcul inédites. Ces ordinateurs, dont les applications seront très spécifiques, seront connectés à des ordinateurs classiques à partir desquels on utilisera ces accélérateurs. Ce type d'architecture hétérogène existe déjà : on programme un GPU ou un DSP à partir d'un processeur classique. Mais dans ce cas les modèles de calculs sont similaires et les données utilisent les mêmes représentation : le format binaire en complément à 2 pour les nombres entiers (limités a 64 bits), le format IEEE 754 pour les nombres en virgule flottante, l'UNICODE pour les caractères, etc. Dans une machine quantique (comme dans la vision de l'université de DELFT [3]), il faudra mélanger deux types de modèles de calculs très différents (modèle Von Neumann et modèle Quantique) et des espaces de représentation des données également différents. On attend de cette thèse une exploration des différents modèles de calcul et les façons de passer de l'un à l'autre. Un langage de programmation et des outils de compilation permettant d'implémenter des algorithmes et les faire fonctionner sur différentes plateformes (matérielles ou simulées) sont les attendus de fin de thèse. Le candidat devra s'approprier et l'état de l'art sur : les machines quantiques actuelles (via des plateforme de simulation et/ou des machines réelles), prendre en compte les caractéristiques des qbits physiques réalisés au LETI, maîtriser les modèles de calcul adaptés au calcul quantique (ZX calculus[2]), assimiler les algorithmes et appli- cations [6] connues dans le domaine quantique, voire identifier de nouveaux algorithmes candidats à l'usage d'une machine quantique. Le sujet est vaste et pluridisciplinaire, mais le CEA possède un écosystème où toutes ces connaissances sont présentes aussi bien au niveau design des qbits physiques, qu'au niveau électronique, mais aussi au niveau architecture des ordinateurs et des langages de programmation. Des chercheurs de l'UGA apporteront également leur connaissances, au niveau algorithmique comme au niveau modèle de programmation. Grâce à la synthèse des connaissances, le candidat pourra proposer un modèle de programmation des accélérateurs quantique en lien avec les langages de programmation actuels[7] en se basant sur des modèles préexistant comme le ZX calculus [2]. Ce modèle devra également intégrer la possibilité d'intégrer une partie classique pour le contrôle et l'accès aux données et une partie quantique pour la partie accélérée du programme. Les applications classiques déjà identifiées dans cet article [6] pourront servir de benchmarks et démontrer l'intérêt de l'approche. D'autres applications pourront être étudiées pour mesurer l'intérêt d'une accélération quantique. [1] H. Bohuslavskyi, A. G. M. Jansen, S. Barraud, V. Barral, M. Cassé, L. Le Guevel, X. Jehl, L. Hutin, B. Bertrand, G. Billiot, G. Pillonnet, F. Arnaud, P. Galy, S. De Franceschi, M. Vinet, and M. Sanquer. Cryogenic subthreshold swing saturation in fd-soi mosfets described with band broadening. IEEE Electron Device Letters, 40(5):784787, May 2019. 3 [2] Niel de Beaudrap and Dominic Horsman. The ZX calculus is a language for surface code lattice surgery. arXiv preprint arXiv:1704.08670, 2017. [3] X. Fu, L. Riesebos, L. Lao, C. G. Almudever, F. Sebastiano, R. Versluis, E. Charbon, and K. Bertels. A Heterogeneous Quantum Computer Architecture. In Proceedings of the ACM International Conference on Computing Frontiers, CF '16, pages 323 330, New York, NY, USA, 2016. ACM. [4] Harald Homulle, Stefan Visser, Bishnu Patra, Giorgio Ferrari, Enrico Prati, Car- men G. Almudéver, Koen Bertels, Fabio Sebastiano, and Edoardo Charbon. Cry- oCMOS Hardware Technology a Classical Infrastructure for a Scalable Quantum Computer. In Proceedings of the ACM International Conference on Computing Frontiers, CF '16, pages 282287, New York, NY, USA, 2016. ACM. [5] Louis Hutin, Benoit Bertrand, Yann-Michel Niquet, Jean-Michel Hartmann, Marc Sanquer, Silvano De Franceschi, Tristan Meunier, and Maud Vinet. SOI MOS Technology for Spin Qubits. ECS Transactions, 93(1):3536, October 2019. [6] Ashley Montanaro. Quantum algorithms: an overview. November 2015. [7] Benoît Valiron, Neil J. Ross, Peter Selinger, D. Scott Alexander, and Jonathan M. Smith. Programming the quantum future. Communications of the ACM, 58(8):52 61, 2015. [8] Rodney Van Meter and Clare Horsman. A Blueprint for Building a Quantum Com- puter. Commun. ACM, 56(10):8493, October 2013.

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Etude de la structure et des performances des électrodes de pile à combustible en relation avec le processus de fabrication grâce à l'imagerie et à la diffusion de neutrons et de rayons X

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

Laboratoire Composants Pemfc

Matériaux, Electrochimie, Physique.

01-10-2020

SL-DRT-20-0365

arnaud.morin@cea.fr

Les véhicules automobiles à zéro émission utilisant l'hydrogène comme carburant et alimentés par une pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) sont maintenant disponibles dans le commerce. Cependant, la commercialisation à grande échelle des véhicules à pile à combustible PEM nécessite des progrès en termes de performances, de coût et de durabilité, pour lesquels l'électrode est le composant le plus limitant. Elle est constituée d'un mélange aléatoire de nanoparticules à base de platine dans un réseau de polymères conducteurs de protons. L'électrode est obtenue à partir d'une suspension, appelée encre, après évaporation des solvants. Actuellement, la recherche et le développement pour améliorer les performances de l'électrode et réduire les coûts de fabrication reposent sur un approche de type essais/erreurs. L'objectif de ce projet est d'accroître les connaissances sur les relations entre la composition de l'encre, la structure, les propriétés et les performances des électrodes. L'évolution de l'encre au cours du processus de séchage et de l'électrode ainsi obtenue sera caractérisée par la diffusion de neutrons et de rayons X, en tant qu'outils complémentaires permettant de mieux comprendre l'organisation du matériau catalytique et du polymère. En corrélant ces résultats avec les mesures électrochimiques, structurelles et d'imagerie d'Operando, nous visons à rationaliser la conception des électrodes. Ce projet implique des partenaires possédant toutes les compétences complémentaires nécessaires à cette étude présentant un intérêt tout particulier pour le partenaire industriel TOYOTA, qui est le leader dans la recherche, le développement et la production de voitures à piles à combustible.

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Co-conception de réseaux de neurones profonds adaptés au FHE et au MPC

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire composants logiciels pour la Sûreté et la Sécurité des Systèmes

M2 crypto ou IA

01-10-2019

SL-DRT-20-0388

aymen.boudguiga@cea.fr

Dans le cadre de cette thèse, l'étudiant devra étudier les scenarios dans lequel les techniques de cryptographie homomorphe (FHE) fournissent une contre-mesure pertinente à des menaces de confidentialité pesantes sur des systèmes à base de réseaux de neurones. Afin de mener à bien cette tâche, il s'agira plus précisément de s'appuyer sur les nombreux degrés de liberté dans la conception de tels réseaux mais également dans la conception de cryptosystèmes homomorphes afin proposer des réseaux et des FHE spécialisés se mariant aussi efficacement que possible. Le candidat cherchera donc à pousser aussi loin que possible une stratégie de co-design application/FHE afin notamment : d'évaluer des réseaux de neurones profonds sur des entrées chiffrés (confidentialité des entrées/sorties d'un tel réseau) ainsi que d'évaluer des réseaux chiffrés sur des entrées pouvant être claires ou chiffrées (confidentialité modèle/sorties avec confidentialité optionnelle des entrées). Ceci impliquera de définir un "neurone FHE" efficace et de se poser des questions de confidentialité sur l'ensemble de son cycle de vie : depuis l'évaluation homomorphe unitaire d'un tel neurone, l'évaluation de réseaux complets de ces neurones (selon les scenarios de confidentialité ci-dessus) et jusqu'aux problématiques de construction de/d'apprentissage pour ces réseaux (sur données claires, la thèse ne portant a priori que sur la phase d'inférence). De manière complémentaire, le doctorant investiguera l'applicabilité de ses travaux en context MPC. Idéalement, il s'agira de comparer les techniques de FHE et de MPC dans les différents scenarios étudiés, de jauger l'efficacité du "neurone FHE" sur support MPC et d'étudier les complémentarités possibles entre les deux approches. Enfin, des implémentations preuve de concept devront fournir des résultats expérimentaux permettant de juger de la pertinence pratique des travaux, en particulier lorsqu'il s'agit d'associer un certain type de réseaux avec un type de FHE ou de MPC ou de mesurer l'écart de performance à combler pour arriver à évaluer des réseaux de taille et de complexité significatives.

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Algorithmes prouvés de simplification et de résolution pour la preuve de programmes

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire pour la Sûreté du Logiciel

Master en méthodes formelles

01-09-2020

SL-DRT-20-0396

loic.correnson@cea.fr

La plateforme Frama-C développée au CEA permet la vérification formelle de programmes critiques. Elle est utilisée de manière industrielle dans différents domaines, comme l'aéronautique ou l'énergie, pour garantir l'absence de défaut de programmes C quelque soient leur conditions d'utilisation. Une garantie d'absence de bug ne peut être obtenue qu'en utilisant des outils de raisonnement automatique, que ce soit des assistants de preuve (Coq, PVS, HOL) ou des solveurs SMT (Z3, CVC4, Alt-Ergo). Pour le passage à l'échelle de ces techniques sur des codes industriels, il est cependant nécessaire de passer par une étape de simplification préalable des objectifs de preuve. Au sein de Frama-C, nous avons pour cela développé le moteur Qed qui est chargé de cette étape critique de simplification. Cela a permis notamment des gains d'automatisation considérables dans l'automatisation des preuves de programmes développés par Airbus, conduisant à la généralisation de cette approche dans leur processus de production industrielle. Depuis ses premiers développements en 2015 le moteur Qed a connu de nombreux perfectionnements qui sont de plus en plus difficiles à developper tout en s'assurant de la correction des simplifications réalisées. Il devient maintenant nécessaire d'automatiser la vérification du moteur Qed lui-même. Le but de la thèse est de re-developper entièrement Qed dans l'environnement de preuve Why-3 en spécifiant et en vérifiant la correction de ses algorithmes de simplification. A terme, le code extrait du développement Why-3 serait utilisé en remplacement complet du moteur actuel au sein de Frama-C.

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Techniques de sécurisation matérielle d'algorithmes de cryptographie tirant partie du calcul en mémoire

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Silicium des Architectures Numériques

Master 2 microelectronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0401

simone.bacles-min@cea.fr

Le laboratoire LISAN (Laboratoire Intégration Silicium et Architecture Numérique) développe et conçoit des systèmes sur puces (SoC) innovants à base d'architectures multic?urs ainsi que des architectures basse consommation dédiées à l'Internet des Objets (Internet of Things - IoT). Le domaine de l'IoT remet à plat de nombreux prérequis, notamment au niveau de la sécurité des objets connectés autonomes en énergie. Les nouvelles architectures se veulent les plus économes en énergie possible. L'implémentation de la sécurité dans l'IoT doit donc elle aussi être guidée par l'énergie disponible, sans pour autant mener à des failles de sécurité. Une mémoire intelligente, appelée C-SRAM, permettant de faire des calculs au sein de la mémoire a été conçue au sein du laboratoire. L'objectif de la thèse est d'étudier les possibilités de cette mémoire du point de vue de la sécurité. Les propriétés intrinsèques de cette mémoire intelligente permettent d'envisager l'implémentation de plusieurs algorithmes et surtout de nouvelles contre-mesures contre les attaques physiques combinées (canaux auxiliaires et en fautes.

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Intégration de réseaux de neurones à base d'oscillateurs verrouillés par injection

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Ecole Ingénieur Electronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0418

franck.badets@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Les réseaux de neurones ont fait la preuve de leur supériorité par rapport aux architectures de calcul de type Von Neumann pour les opérations de classification complexes. L'embarquement de réseaux de neurones proche du capteur (Edge IA) est souhaitable car elle permettrait de réduire la consommation d'énergie des réseaux de capteur sans fil en donnant plus d'autonomie de décision aux capteurs et en limitant le nombre de communication nécessaires entre les capteurs et le centre de ressource en calcul. Il existe actuellement un axe de recherche visant à diminuer sensiblement la consommation des neurones afin de répondre aux besoins de l'Edge IA. A côté des implémentations purement numériques, des solutions analogiques voient le jour. Le but de la thèse est de démontrer la faisabilité de l'intégration sur silicium d'un réseau de neurones Ultra Faible Consommation utilisant des Oscillateurs Verrouillés par Injection (ILO) comme neurone. Le candidat à cette thèse doit avoir une bonne connaissance des domaines de l'apprentissage statistique et des réseaux de neurone en particulier. Il doit également avoir un bon niveau en électronique analogique. L'approche théorique nécessitera de bonnes aptitudes mathématiques et une bonne connaissance des langages de modélisation tel que python. Le travail de thèse doit aboutir à l'intégration d'un réseau de neurones à ILOS sur silicium ainsi qu'à la démonstration de sa capacité d'apprentissage, pour une consommation à l'état de l'art.

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Nanocomposites avancés pour l'impression additive

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Synthèse et Intégration des Nanomatériaux

Ingénieur / Master 2 en chimie - matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0419

thomas.pietri@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d'économie de matériaux (.pdf)

Les objectifs scientifiques proposés sont à la croisée des nanomatériaux et des techniques d'impression additive. Différentes technologies d'impression 3D de matrices polymériques ont été développées, permettant la conversion d'un modèle numérique en modèle physique avec une grande précision. Mais, sans doute en raison du développement très récent de ces technologies, les matériaux actuellement disponibles présentent des limitations pour de nombreuses applications, qui pourraient être résolues par l'utilisation de nanocomposites à haute performance. Le travail qui sera réalisé dans cette thèse consistera à réaliser la synthèse et la fonctionnalisation de nanomatériaux à forts facteurs de formes (nanofils, nanotubes), puis à les intégrer dans des matrices polymères. Après caractérisation des propriétés des nanocomposites ainsi obtenus, des fils de nanocomposites seront réalisés pour être utilisés dans la fabrication d'objets par impression 3D. Les nanocomposites à haute performance visés seront utilisés pour la réalisation de pièces ayant une forte conduction électrique et/ou thermiques. Des applications pour le domaine de la santé seront aussi envisagées.

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Etude des mécanismes de dégradation et Fiabilité dynamique des composants GaN sur Si

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Test Electrique

MASTER2 ou Ecole d'Ingenieur sciences des matériaux, électronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0430

william.vandendaele@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les composants de puissance GaN sur Si sont aujourd'hui vus comme la prochaine génération de composants « mass market » pour la conversion d'énergie électrique à haut rendement. Dans ce cadre, le LETI développe sa propre filière GaN sur Si (compatible CMOS) allant du substrat au module final. Ces dispositifs doivent opérer des commutations entre un état de forte tension (~650V) et de fort courant (~20A) à des fréquences élevées (> 100kHz). Les performances statiques et dynamiques étant établies, il est nécessaire de tester la fiabilité de ces composants lors des état de fort stress (OFF et commutation OFF -> ON) ainsi que de comprendre les mécanismes de dégradation sous-jacent afin de stabiliser la technologie et de prétendre à un transfert industriel. Dans la continuité du stage sur le développement des mesures dynamiques sur dispositifs GaN sur Si, le candidat aura en charge : - La finalisation des solutions de mesures ainsi que leurs évolutions notamment pour porter ces tests de dégradation sur prober (détermination de la faisabilité et des limitations) - De l'étude approfondie de la dégradation des performances électriques des transistors (Ron, Vth, Sw?) ou des diodes (Vf, Ron) lors de stress de type AC ou DC afin de déterminer les mécanismes susceptibles de diminuer la fiabilité des composants - La réalisation et la détermination des limites de fonctionnement de la technologie GaN sur Si via des tests de type SSOA (Switching Safe Operating Area) - La compréhension et la localisation des points de défaillance sur les transistors et la diodes GaN sur Si - De proposer des solutions techniques afin d'augmenter la durée de vie des composants auprès du laboratoire LC2E Le candidat devra faire preuve d'esprit d'équipe, de curiosité et d'une grande autonomie

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Optimisation de l'interface diélectrique/GaN pour la grille MIS des transistors de puissance

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Electroniques pour l'Energie

Master Microélectronique ou Science des Matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0432

laura.vauche@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Sur le marché de l'électronique de puissance, un des challenges principaux pour le déploiement des technologies à base de GaN est le développement de composants normally-OFF fiables. Dans le cas de transistors GaN avec une grille MIS, les propriétés de l'interface diélectrique/GaN sont cruciales. L'objectif de cette thèse est d'optimiser l'interface diélectrique/GaN pour la grille MIS des transistors de puissance. Pour cela : 1. La qualité de l'interface diélectrique/GaN sera contrôlée par XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). Cette technique permet d'étudier le degré d'oxydation de la surface du GaN. Des analyses complémentaires par ToF-SIMS (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) et HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy) seront effectuées pour obtenir des informations concernant la composition chimique et la structure cristalline des matériaux. 2. La qualité des composants à base de GaN sera en parallèle étudiée grâce à la caractérisation des propriétés électriques de capacitances et transistors (mobilité, résistance à l'état passant et sous le canal, tension de seuil, hystérésis), ainsi que des mesures électriques fines (extraction états d'interface Dit, fiabilité) 3. La corrélation des résultats matériaux et électriques permettra de déterminer, de manière comparative, si l'interface oxyde/GaN est de bonne qualité afin de choisir les procédés de fabrication les plus adaptés. Pour ce faire, l'impact des différentes étapes de fabrication (nettoyage chimique, gravure, stripping, traitements plasma et recuits) sera évalué.

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Développement d'un dispositif médical pour la détection simultanée haute sensibilité de biomarqueurs sanguins pour la prise en charge terrain des patients en souffrance cardiaque

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Biologie et Architecture Microfluidiques

Ecole d'ingénieur ou master en ingénierie biomédicale

01-09-2020

SL-DRT-20-0451

myriam.cubizolles@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les systèmes de santé doivent s'adapter à de nouvelles contraintes sociétales et économiques, et elles s'avèrent un défi majeur à relever dans le cadre de la médecine du futur. Dans les situations d'urgence où la prise de décision du praticien doit être rapide et efficace, les dispositifs d'analyses in vitro au chevet du patient (POC) fournissent une aide précieuse au diagnostic pour améliorer le soin des patients. Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans ce contexte, afin d'explorer une nouvelle voie de dosage de biomarqueurs sanguins (protéines, petites molécules), alternative au « gold standard » que sont les immuno-essais de type ELISA, utilisant une immuno-détection couplée à une amplification enzymatique. Nous proposons d'étudier une approche innovante afin de mettre au point un dispositif médical pour la détection très sensible de différents biomarqueurs sanguins représentatifs de pathologies cardiaques. Cette démarche est basée sur l'utilisation de réactifs originaux (aptamères) permettant une amplification biomoléculaire isotherme multiplexée, rapide et haute sensibilité, couplée à l'intégration et l'automatisation du protocole dans des cartouches microfluidiques dédiées. Le dispositif médical développé sera testé sur des échantillons cliniques.

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Evolutions microstructurales de matériaux issus de fabrication additive lors d'un traitement de compression isostatique à chaud : modélisation et étude expérimentale

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Conception et Assemblages

Master 2 métallurgie. Calcul scientifique

01-10-2020

SL-DRT-20-0470

emmanuel.rigal@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d'économie de matériaux (.pdf)

Les procédés de fabrication additive sont considérés comme des techniques d'avenir pour l'obtention de composants métalliques à partir de poudres ou fils. Les matériaux obtenus sont caractérisés par des microstructures très différentes de celles de leurs homologues coulés ou forgés. Elles sont hors d'équilibre, parfois anisotropes, présentent des intérêts (forte densité de dislocations par exemple) mais aussi des défauts (pores, infondus) nuisibles à certaines propriétés mécaniques (fatigue, fluage). Les défauts (ou leur nocivité) peuvent être diminués par un traitement thermique sous pression de gaz (CIC), au prix d'un effet de recuit qui adoucit le matériau. L'objectif de la thèse est de modéliser les évolutions microstructurales lors du traitement afin d'optimiser celui-ci, c'est-à-dire être capable de l'adapter à une microstructure de départ donnée, de diminuer suffisamment les défauts en contenant le recuit. Une caractérisation fine des microstructures sera nécessaire (défauts, taille de grain, densité de dislocations, précipités, texture?) afin d'alimenter le logiciel de simulation DIGIMU qui utilise la méthode Level set pour simuler, par calcul aux éléments finis, l'évolution d'un volume élémentaire représentatif d'une microstructure lors d'un chargement thermomécanique. Le logiciel devra être enrichi. La comparaison modèle/expérience permettra de juger la pertinence des résultats (cycles de CIC sur échantillon). On mesurera l'impact de cycles de CIC optimisés sur les propriétés mécaniques des matériaux d'étude (a priori, essentiellement l'acier 316L).

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Transmetteur intégré bidirectionnel dédié à la 5G MMW dans un système de formation de faisceau hybride et numérique

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Master 2 / ingénieur en conceptinon microelectronique RF

01-10-2020

SL-DRT-20-0478

baudouin.martineau@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Cette thèse aborde le sujet des émetteurs-récepteurs d'ondes millimétriques compacts et économiques dans le contexte de la nouvelle norme 5G FR2. En effet, un nombre considérable de puces et une conception économe en surface seront nécessaires pour l'utilisation des techniques de formation de faisceau MIMO hybride et numérique. Cependant, les conceptions d'émetteur-récepteur conventionnelles utilisent une approche bidirectionnelle basée sur un commutateur avec un émetteur (Tx) et un récepteur (Rx) fonctionnant alternativement en duplex temporel. Pour cette raison, un émetteur-récepteur bidirectionnel partageant complètement les amplificateurs et les réseaux correspondants entre l'émetteur et le récepteur est proposé. De plus, un déphaseur bidirectionnel, un mélangeur en quadrature et un amplificateur en bande de base seront étudiés et conçus afin d'offrir une solution complète pour une architecture système compatible avec une approche hybride ou numérique. La thèse portera sur l'architecture, la conception et la mesure de tels blocs en émetteur-récepteur autonome et complet. L'innovation attendue englobera plusieurs aspects: interface frontale bidirectionnelle compatible avec la formation de faisceau aux fréquences mmW, multiplication LO et génération en quadrature locale ainsi que l'utilisation de technologies CMOS SOI. Cette recherche doctorale permettra de travailler dans des disciplines interdisciplinaires allant des ondes millimétriques à la conception analogique en bande de base ainsi qu'à l'architecture de systèmes émetteur-récepteur, offrant un très large éventail d'expériences et de compétences.

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Etude d'Architectures de Composants Verticaux en GaN

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Electroniques pour l'Energie

Master 2 ou Ingénieur avec connaissances en physique des composants

01-10-2020

SL-DRT-20-0481

julien.buckley@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le LETI transfère actuellement une technologie de dispositifs de puissance AlGaN/GaN épitaxiés sur substrats Silicium 200mm avec un industriel reconnu dans le domaine du développement des composants de puissance (Silicium, SiC, ?). Les technologies de transistors en GaN actuellement disponibles sur le marché ont une architecture latérale. Elles permettent de réaliser des circuits de conversion électrique jusqu'à environ quelques 10 kilowatt. Le passage à une architecture verticale permettra d'adresser des niveaux de puissance plus élevés au-delà du megawatt. Le travail de thèse consistera à mener une étude évaluant les performances et les propriétés physiques à la base du fonctionnement des composants verticaux réalisés sur substrats GaN. Les actions comprendront également le pilotage de la fabrication (épitaxie, dépôt, lithographie, implantation) et des mesures électriques. Des simulations par éléments finis (TCAD avec outils Synopsys) seront réalisées pour dimensionner les structures à inclure dans un réticule et par la suite tester des hypothèses physiques pour interpréter les résultats électriques.

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Nanocomposites Al/n-SiC obtenus par le procédé de fabrication additive de fusion laser sur lit de poudre.

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Formulation des Matériaux

Master 2 Sciences des matériaux

01-11-2020

SL-DRT-20-0483

mathieu.soulier@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le matériau composite constitué d'une matrice métallique d'aluminium associé à des renforts de carbure de silicium a trouvé des débouchés dans de nombreuses applications industrielles, allant de l'automobile et l'armement à l'aérospatial, en autorisant l'allègement des pièces grâce à un rapport module de Young/densité largement supérieurs à celui des aciers ou des alliages de titane. Le sujet vise à développer ce matériau avec des renforts SiC nanométriques pour améliorer la raideur du matériau sans modifier l'allongement à la rupture avec une mise en forme par fabrication additive, suivant le procédé de fusion laser sur lit de poudre. La complexification de la forme des pièces autorisées par la fabrication additive couplée aux propriétés mécaniques avancées du nano composite doivent permettre un allègement plus poussé des pièces, ce qui s'inscrit dans les enjeux stratégiques d'économie de matière et d'impact environnemental. Le premier objectif de la thèse sera de développer des mélanges de poudres nano composites stables et homogènes en évaluant deux voies différentes: mélangeur à pales pour revêtir les particules d'aluminium de renforts, ou le broyage pour insérer les renforts dans les particules d'aluminium. Dans le cas des particules revêtues, l'enjeu est d'identifier les conditions procédé permettant une répartition homogène des renforts dans la matrice solidifiée. Le second objectif de la thèse sera de tester le potentiel de renforts de carbures de silicium synthétisés à façon. L'idée est d'utiliser pour ce faire le procédé de pyrolyse laser qui permet une modification de la chimie de surface des renforts pour améliorer leur mouillabilité et limiter leur réactivité dans le bain fondu d'aluminium.

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Actionneur MEMS piézoélectrique amplifié hydrauliquement

Département Composants Silicium (LETI)

Labo Composants Micro-actuateurs

Conception mécanique, mécanique des fluides, modélisation, physique, microsystème. Des connaissances en logiciel d'éléments finis (COMSOL, ANSYS ou autre) sont un plus.

01-09-2020

SL-DRT-20-0488

laurent.mollard@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

Le principal objectif de la recherche sur les micro-actionneurs consiste à développer une architecture permettant l'obtention de grands déplacements et grandes forces, sur une large plage fréquentielle tout en minimisant la consommation électrique. A ce jour, aucune solution ne remplit tous ces critères. En effet les actionneurs hydrauliques ne répondent pas au critère de compacité et de fonctionnement en fréquence mais permettent des forces et des déplacements importants. De même, les actionneurs électromagnétiques répondent à une large gamme fréquentielle avec une force et un déplacement important, mais au prix d'un fort encombrement et d'une consommation importante. Enfin les actionneurs piézo-électriques présentent des déplacements limités, de l'ordre de la dizaine de micromètres, malgré l'atteinte des autres critères. La rupture technologique de la thèse consistera à amplifier hydrauliquement ces déplacements limités, en appliquant de faibles déplacements sur une grande surface, pour déplacer un liquide, et générer, par conservation du volume, des déplacements importants sur une surface mobile plus faible. Le sujet de la thèse consistera donc à développer et à intégrer dans un système MEMS (Micro Electro-Mechanical System), cette brique d'actionneur piézoélectrique amplifiée hydrauliquement (dit système HDAM pour « Hydraulic Displacement Amplification Mechanism ») et à l'optimiser.

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Recristallisation en phase solide assistée par recuit laser nanoseconde

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 / Ingénieur

01-09-2020

SL-DRT-20-0514

Pablo.ACOSTAALBA@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Dans les dernières années des progrès importants ont été faits en ce qui concerne la réduction de budget thermique nécessaire pour la fabrication de composants de la microélectronique. Par ailleurs, le recuit laser nanoseconde représente aujourd'hui une alternative très prometteuse pour l'intégration des dispositifs microélectroniques dont le budget thermique doit être limité. Le CEA LETI, s 'est engagé dès 2017 dans un programme ambitieux sur le traitement thermique avancé pour la microélectronique. Dans ce contexte, un équipement de recuit laser nanoseconde a été installé dans la salle blanche du LETI. Ce procédé novateur permet d'atteindre de très hautes températures pendant de temps extrêmement courts (quelques dizaines de ns) ce qui implique que le budget thermique appliqué aux structures irradiées est très faible. Il a récemment été démontré que l'on peut utiliser le recuit laser nanoseconde afin d'obtenir la recristallisation en phase solide des couches de silicium partiellement amorphisées. Ce procédé peut être utilisé pour optimiser différentes étapes des procédés de fabrication come par exemple l'activation des dopant dans la source et drain des transistors. Il est donc fondamental de comprendre les mécanismes physiques et d'explorer l'impact des différents paramètres sur la cinétique de recristallisation afin de maitriser ce procédé dans des matériaux de base comme le Si et le SiGe. Cette thèse vise à évaluer l'apport du recuit laser nanoseconde sur les propriétés structurales et électriques de différents empilements semi-conducteurs.

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Imagerie sans lentille et intelligence artificielle pour un diagnostic rapide des infections

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Systèmes d'Imagerie pour le Vivant

Master 2 biologie, data intelligence

01-10-2020

SL-DRT-20-0518

caroline.paulus@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

L'objectif de la thèse est de développer une technologie portable d'identification des pathogènes. En effet, dans un contexte d'extension des déserts médicaux et de recrudescence des infections antibiorésistantes, il est urgent de développer des techniques innovantes pour le diagnostic rapide des infections en milieu isolé. Parmi les techniques optiques d'identification des pathogènes, les méthodes d'imagerie sans lentille occupent une place particulière car elles sont les seules à l'heure actuelle à pouvoir proposer une caractérisation simultanée d'un grand nombre de colonies, le tout avec une technologie bas coût, portable et peu énergivore. L'objectif de la thèse est d'explorer les potentialités de l'imagerie sans lentille associée à des algorithmes d'intelligence artificielle pour identifier rapidement les colonies bactériennes présentes dans un liquide biologique. La thèse visera à optimiser le dimensionnement du système imageur (sources, capteurs) et à étudier des algorithmes de traitement d'images et d'apprentissage machine nécessaires pour l'identification des colonies. Deux cas d'applications cliniques seront étudiés.

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Amélioration des performances d'imageur gamma CdZnTe par apprentissage de modèle

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques

Master 2 / ingénieur physique

01-11-2020

SL-DRT-20-0522

gmontemont@cea.fr

L'imagerie gamma est une technique qui est appliquée à l'imagerie médicale (imagerie moléculaire, médecine nucléaire) ou à la sécurité (transport, industrie). Les détecteurs semi-conducteurs CdZnTe sont de plus en plus utilisés dans les récentes machines tomoscintigraphiques (gamma-caméras) ou des petits imageurs portables pour leur gain en vitesse, sensibilité et qualité d'image. Ces détecteurs fonctionnent à température ambiante et sont sensibles aux 5 paramètres physiques de l'interaction : énergie déposée E, instant d'interaction T et position XYZ. L'estimation de ces grandeurs se fait à partir des différents signaux électroniques mesurés. Le lien entre signaux électriques et grandeurs physiques est toutefois mal connu du fait de la variabilité physique des propriétés du matériau. Le but de cette thèse est de lever ces limitations grâce à apprentissage in-situ de la réponse réelle du détecteur qui permettra une modélisation précise. En effet, les techniques récentes d'apprentissage sur des modèles multicouches profonds peuvent s'adapter à des cas particulièrement complexes avec une grande flexibilité. Ainsi, il est possible de pallier notre connaissance imparfaite de la physique du détecteur. L'identification des paramètres physiques propres aux détecteurs peut ainsi permettre une estimation optimisée du lieu, de l'instant et de l'énergie déposée lors de l'interaction du photon. Ainsi, il sera possible d'améliorer la qualité des images, et donc la capacité globale de la machine à détecter des objets petits ou faiblement émissifs, pour un meilleur diagnostic ou une meilleure discrimination des faux positifs. L'étudiant(e) devra avoir une formation en mathématiques appliquée (machine learning) et/ou en physique de la mesure et montrer un goût prononcé pour la recherche pluridisciplinaire, entre la physique expérimentale et le traitement mathématique de données.

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Ecoconception de nouvelles générations de batteries

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

Bac+ 5 en génie des matériaux ou génie énergétique avec compétences en management environnemental ou développement durable et une ou plusieurs expérience(s) dans le domaine de la recherche.

01-10-2020

SL-DRT-20-0535

elise.monnier@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Le développement de l'électrification des véhicules nécessite des technologies d'accumulateurs toujours moins chères et plus performantes. Face à cette demande, de nombreuses voies de développement sont à l'étude, telles que de nouvelles générations Li-ion à teneur réduite en cobalt ou à haute densité d'énergie, des accumulateurs tout-solide ou Li-Soufre sans être exhaustif. En dehors du volet performance pur, il existe un réel besoin d'évaluer l'impact environnemental de ces technologies sur l'ensemble de leur cycle de vie (ACV), et de s'intéresser aux pistes d'écoconception pour le développement des batteries du futur. La thèse proposée visera à répondre à ces problématiques, en s'appuyant sur une approche pluridisciplinaire mêlant les compétences d'au moins 3 laboratoires du LITEN. A l'issu de la thèse, les résultats attendus seront : une comparaison des 3 technologies de batteries nouvelles générations Li-ion avancé, Li-S et Tout-Solide sur un volet environnemental, par rapport à des technologies de batteries de référence ainsi qu'une méthode d'écoconception pour orienter l'aide à la décision dans les développements de technologies de batteries bas TRL.

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Sémantique formelle d'une infrastructure de compilation matériel

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire composants logiciels pour la Sûreté et la Sécurité des Systèmes

Bac+5 engineer ou Master degree in computer science or formal methods

01-10-2020

SL-DRT-20-0540

Mihail.Asavoae@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Le développement du jeu d'instruction RISC-V est supporté par la conception et l'utilisation de nouvelles méthodes et outils dédiés à l'augmentation du niveau de productivité de la conception d'architectures matérielles (i.e. langage de plus haut niveau pour la conception matériel et chaîne de compilation spécialisée). Au niveau langage, les langages de description matériel tels que Chisel et FIRRTL ont pour but d'augmenter le niveau d'abstraction utilisé dans la conception d'architectures matérielles. Il devient donc intéressant et nécessaire de raisonner formellement sur les propriétés fonctionnelles et temporelles de ces conceptions matérielles exprimées à plus au haut niveau et de s'appuyer sur des extensions appropriées de l'infrastructure de compilation matériel pour transférer ces propriétés de haut niveau vers, par exemple, le code Verilog généré. Dans cette proposition de thèse, nous visons la définition d'un environnement de vérification des architectures matérielles permettant de spécifier et vérifier des propriétés de sécurité mais aussi de sûreté temporel. Les deux contributions attendues de ce thèse sont : 1) la conception et l'implémentation d'une infrastructure de vérification basée sur une sémantique formelle exécutable des langages Chisel et FIRRTL et 2) la conception et l'implémentation d'un langage d'assertion pour exprimer des propriétés de sécurité et de sûreté temporel qui seront ensuite vérifiées sur l'infrastructure formelle développée précédemment. Les contributions scientifiques de cette thèse seront évaluées sur une sélection d'architectures matérielles issues du riche eco-système RISC-V.

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Attaque side channel contre la confidentialité des modèles de machine learning embarqués : attaques, protection, évaluation

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Machine Learning, microélectronique, systèmes embarqués

01-09-2020

SL-DRT-20-0584

pierre-alain.moellic@cea.fr

Une des tendances majeures de l'Intelligence Artificielle aujourd'hui est le déploiement massif des systèmes de Machine Learning sur une multitude de plateformes embarquées. La majorité des fabricants de semi-conducteurs proposent des produits « compatibles A.I. », principalement pour des réseaux de neurones pour de l'inférence. La sécurité est un des grands freins au déploiement de ces systèmes. De nombreux travaux soulèvent des menaces aux impacts désastreux pour leur développement, comme les « adversarial examples » ou le « membership inference ». Ces travaux considèrent les algorithmes de ML selon un point de vue purement algorithmique sans prendre en considérations les particularités de leur implémentation matérielle. De plus, des études plus poussées sont indispensables sur les attaques physiques (side-channel et injection de fautes). En considérant une surface d'attaque regroupant les aspects algorithmiques et matériels, la thèse propose d'analyser des menaces de type Side-Channel Analysis (SCA) ciblant la confidentialité des données d'apprentissage et des modèles (reverse engineering) des systèmes EML et le développement de protections efficaces. Quelques travaux s'intéressent aux attaques physiques contre des réseaux de neurones embarqués mais avec des architectures très simples sur des microcontrôleurs 8-bit, ou FPGA ou en pure simulation. Ces travaux ne proposent pas encore des liens entre les modèles de fautes ou les fuites mises en évidence et les failles algorithmiques. En se basant sur l'expérience d'autres systèmes critiques (e.g., module cryptographique), la philosophie de la thèse sera de considérer conjointement le monde algorithmique et le monde physique pour mieux appréhender la complexité des menaces et développer des protections appropriées. La thèse s'intéressera aux questions scientifiques suivantes : (1) Caractérisation et exploitation des fuites side-channel : comment exploiter les fuites de type side-channel (consommation et/ou rayonnement EM) pour retrouver des informations sensibles sur les données d'apprentissage ou des informations sur l'architecture des modèles. (2) Evaluation des mécanismes de protections classiques : quel est la pertinence et l'efficacité des schémas de défenses classiques de type masking / hiding pour ce type de systèmes et de menaces ? (3) Développement de nouvelles protections appropriées aux réseaux de neurones embarqués.

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Sources de temps optomécaniques

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Master 2/ Ecole d'ingénieur généraliste ou physique appliquée ; formation en nanotechnologies, physique des semi-conducteurs, optique ou télécommunications.

01-09-2020

SL-DRT-20-0592

marc.sansaperna@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les sources de temps (reference oscillators) sont des composants utilisés dans la grande majorité des circuits électroniques. L'arrivée de nouvelles technologies comme la 5G, les systèmes de conduite autonome dans les voitures ou bien certaines applications aérospatiales nécessitent des performances qui ne sont pas atteignables avec les technologies commercialement disponibles. Le développement de sources de temps constituées de résonateurs micromécaniques (MEMS) en silicium à haute fréquence (1 ? 5 GHz aujourd'hui, plusieurs dizaines de GHz dans le futur) constitue une rupture technologique prometteuse. Cependant, la réalisation de tels dispositifs performants dans la gamme du GHz reste un défi, principalement dû à la difficulté de détecter avec précision des vibrations extrêmement faibles. Il s'agit donc d'utiliser ici une transduction optomécanique sur le même principe que les détecteurs d'ondes gravitationnelles, mais intégrée à l'échelle nanométrique ayant des sensibilités de détection extrêmes. Cette technique maintenant bien maîtrisée au Leti pourra être alliée à l'utilisation de matériaux piezoélectriques pour augmenter le signal disponible : des preuves de principe de ce concept ont été réalisées très récemment pour la recherche fondamentale mais il n'a jamais été appliquée jusqu'ici. Cette technologie semble pourtant le candidat idéal pour réaliser l'objectif de la thèse : l'implémentation d'une source de temps MEMS basée sur cette technologie optomécanique de rupture. La thèse se déroulera au laboratoire de micro-capteurs du CEA-Leti, en collaboration avec le laboratoire de composants radiofréquences. Le Leti est un pionnier dans le domaine de l'optomécanique et des matériaux piezoélectriques intégrés sur puce. Le doctorant travaillera en collaboration avec les équipes du Leti pour concevoir et dessiner le résonateur et son procédé de fabrication, sur la base de modèles analytiques et de simulations éléments finis. Ensuite, elle/il aura la possibilité de fabriquer ses dispositifs en salle blanche, et de les tester dans les laboratoires du Leti, afin de réaliser pour la première fois un tel démonstrateur.

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Sécurisation de la cryptographie sur courbes elliptiques contre les attaques par Templates et Horizontales

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Master II en Cryptographie ou Data science ou Ecole d'Ingénieur

01-09-2020

SL-DRT-20-0600

antoine.loiseau@cea.fr

Cette étude prend place dans le domaine de la sécurisation des systèmes embarqués et tout particulièrement celui de la cryptographie asymétrique face aux attaques par canaux auxiliaires horizontales et à base de Templates. Des études récentes, appliquées à la cryptographie symétrique, ont permis de construire de nouvelles techniques d'attaques par canaux auxiliaires. En améliorant l'efficacité des attaques par Templates, ces nouvelles attaques permettent de passer outre des contremesures de masquage. Il semble opportun d'étudier en profondeur ces nouveaux outils dans le cadre d'attaques par Templates et horizontales contre de cryptographie asymétrique, notamment pour les courbes elliptiques. L'utilisation du machine learning dans le cadre des attaques par canaux auxiliaires. Le but principal de la thèse est d'évaluer les propriétés de sécurités des ECC face aux attaques par Templates et Horizontales les plus évoluée qui font appels au machine learning. En fonction des résultats obtenus de nouvelles contremesures devront être construites afin de pailler à d'éventuelles nouvelles faiblesses.

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Optimization of the Ni-YSZ Fuel Electrode for a Better Stability of Solid Oxide Cell

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Production d'Hydrogène

Master 2 en matériaux et/ou électrochimie. Des compétences en modélisation seront appréciées.

01-10-2020

SL-DRT-20-0602

karine.couturier@cea.fr

Les cellules à oxydes solides (?SOCs' pour ?Solid Oxide Cells') sont des convertisseurs électrochimiques fonctionnant à hautes températures qui peuvent transformer un gaz en électricité en mode pile à combustibles (SOFC) ou inversement en électrolyse (SOEC). Ces systèmes ont récemment attiré une attention croissante grâce à une grande flexibilité d'utilisation et des rendements énergétiques très importants. Ces avantages permettent d'envisager diverses applications technologiques qui pourraient offrir des solutions innovantes pour une transition vers un marché de l'énergie renouvelable. Néanmoins, la durabilité des cellules à oxydes solides reste à ce jour insuffisante pour envisager un déploiement industriel à grande échelle. Parmi les différents phénomènes de dégradation, l'évolution microstructurale de l'électrode à hydrogène, classiquement composée d'un cermet de Nickel et de Zircone Stabilisée à l'Yttrium (Ni-YSZ), est reconnue comme étant un mécanisme majeur contribuant au vieillissement de la cellule. La thèse s'inscrit dans cette problématique et vise à étudier les mécanismes de dégradation du cermet Ni-YSZ. Pour atteindre cet objectif, une approche intégrée couplant (i) tests électrochimiques, (ii) modélisation et (iii) caractérisations microstructurales avancées sera mise en ?uvre. Une fois le mécanisme précisément compris, des solutions seront proposées en termes d'optimisation des microstructures et des matériaux.

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Transmission de puissance sans fil basse fréquence pour l'alimentation de systèmes autonomes

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Autonomie et Intégration des Capteurs

Ecoles d'ingénieurs en électronique / mécanique ou M2 avec une composante mécatronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0615

pierre.gasnier@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

Les technologies de transmission de puissance sans fil (TPSF) sont en pleine expansion, notamment pour la recharge sans fil de systèmes électriques (téléphone, voiture électrique, ?). Toutefois, ces technologies ont une portée de transmission limitée et leur haute fréquence de fonctionnement interdit toute transmission d'énergie en présence ou à travers des milieux conducteurs (parois métalliques ou eau de mer), ce qui limite leur adoption en milieux complexes (industriels, militaires?). La technologie TPSF basse-fréquence que nous proposons est basée sur un système électromécanique comprenant deux bobines et un aimant. Ce type de technologie possède l'intérêt de pouvoir alimenter des n?uds de capteurs sans fil pour une variété d'applications (le suivi de santé de structures en environnement isolé est un exemple parmi d'autres). Le but de la thèse est d'étudier l'ajout d'une conversion piézoélectrique au niveau du récepteur. Ce système dit « hybride » (électromagnétique/piézoélectrique) tirera parti des avantages de chaque convertisseur, dans le but d'améliorer les performances du récepteur pour, in fine augmenter la maturité de la technologie (augmentation des portées, densités de puissance, ?). Dans ce contexte, la thèse consistera à étudier, développer et tester les performances de solutions de TPSF hybride. Le candidat sera amené à développer des modèles analytiques et numériques pour identifier les paramètres d'influence du système couplé et comparer ses performances à la littérature. Le candidat devra aussi développer des électroniques de conversion d'énergie innovantes adaptées. Une optimisation conjointe du système électromécanique et de son électronique associée mènera à la réalisation d'un système complet de transmission de puissance sans fil performant. Le but final de la thèse est l'analyse et la compréhension des avantages et des limites de cette technologie hybride. Un profil pluridisciplinaire orienté physique et mécatronique est recherché pour cette thèse. En plus de solides bases théoriques, le doctorant devra posséder des capacités à travailler en équipe et une aptitude à l'expérimentation. Le doctorant sera intégré au Département Systèmes du CEA-Leti, au sein d'une équipe de chercheurs possédant de fortes compétences sur le développement et l'optimisation de systèmes électroniques et mécatroniques alliant des solutions innovantes pour la récupération d'énergie, la transmission de puissance sans fil, l'électronique basse consommation et l'intégration de capteurs pour le développement de systèmes autonomes.

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Mécanismes de dégradation de l'électrode à oxygène en Ferro-cobaltite de Lanthane dopée au Strontium pour cellules à oxydes solides

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Production d'Hydrogène

Master 2 en matériaux et/ou électrochimie. Des compétences en modélisation seront appréciées.

01-10-2020

SL-DRT-20-0622

bertrand.morel@cea.fr

Les cellules à oxydes solides (?SOCs' pour ?Solid Oxide Cells') sont des convertisseurs électrochimiques fonctionnant à hautes températures qui peuvent transformer un gaz en électricité en mode pile à combustibles (SOFC) ou inversement en électrolyse (SOEC). Ces systèmes ont récemment attiré un attention croissante grâce à une grande flexibilité d'utilisation et des rendements énergétiques très importants. Ces avantages permettent d'envisager diverses applications technologiques qui pourraient offrir des solutions innovantes pour une transition vers un marché de l'énergie renouvelable. Néanmoins, la durabilité des cellules à oxydes solides reste à ce jour insuffisante pour un déploiement industriel à grande échelle. Parmi les différents phénomènes de dégradation, la déstabilisation du matériau d'électrode à oxygène, classiquement composé d'une Ferro-Cobaltite de Lanthane dopée au Strontium (LSCF), contribue significativement au vieillissement de la cellule. Dans ce contexte, le travail de thèse consistera à étudier les mécanismes contrôlant la démixtion du matériau d'électrode à oxygène associée à des phénomènes de diffusion des éléments chimiques. Pour ce faire, une approche expérimentale et de modélisation sera adoptée. Des tests électrochimiques de longues durées seront réalisés et les électrodes vieillies seront caractérisées par fluorescence et diffraction des rayons X synchrotrons à l'échelle nanométrique. Les données acquises seront introduites dans une modélisation multi-échelle pour analyser les résultats. Des recommandations sur les matériaux et les conditions de mises en forme seront finalement proposées en vue d'améliorer la durée de vie des cellules.

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Développement de procédés innovants de gravure de matériaux chalcogénures pour des applications mémoires non-volatiles et photonique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

master2 Matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0625

christelle.boixaderas@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les étapes de patterning (gravure/stripping/nettoyages/remises à l'air) ont des effets néfastes vis à vis des propriétés des films chalcogénures. Il est donc primordial d'étudier cette brique patterning en vue de proposer de nouvelles solutions de gravure et post traitements associés. Après une première phase de recherche bibliographique et de formation en salle blanche aux équipements nécessaires aux travaux de thèse, le doctorant proposera une méthodologie permettant la compréhension des mécanismes de gravure du procédé de référence et de modifications du matériau GeSbTe (et autres alliages) par des analyses de surface (fond et flanc des structures. Il proposera et mettra en ?uvre des améliorations au procédé de référence (chimie, paramètres plasma...) qui permettront de garantir que le chalcogénure reste intègre au cours du flow de fabrication de la mémoire. Puis, il devra faire le choix des intégrations et des matériaux pour un véhicule de test en mémoire et Photonique. L'enjeu sera d'apporter des améliorations au procédé de référence de l'empilement mémoire en fonction de l'étude de la phase précédente: gravure de l'empilement, stripping, gestion des temps d'attente entre les étapes Enfin, il serait intéressant de mesurer l'impact des changements par des résultats électriques sur les cellules mémoires (gain/perte sur les caractéristiques intrinsèques d'une mémoire PCM)

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Développement de matériaux cellulosiques pour la fabrication de dispositifs médicaux par stéréolithographie

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Formulation des Matériaux

Chimie des matériaux, option polymères

01-11-2020

SL-DRT-20-0628

sebastien.rolere@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Le développement de nouveaux dispositifs médicaux nécessite l'utilisation de matériaux très performants. Ces matériaux, aux propriétés de biocompatibilité et de biodégradabilité contrôlée, et pouvant présenter des propriétés bio-spécifiques particulières (e.g. mucoadhésion, caractère antibactérien, affinité biologique) sont au c?ur des travaux de recherche centrés autour de la Médecine du Futur. La mise en forme de ces nouveaux matériaux peut nécessiter le déploiement de technologies de fabrication additive, particulièrement bien adaptées aux spécificités du domaine biomédical. La stéréolithographie (SLA) permet notamment d'élaborer des formes complexes à partir de matériaux préalablement sous forme liquide, par photo-polymérisation sous rayonnement ultraviolet. La SLA est actuellement considérée pour le développement de dispositifs médicaux à partir de dérivés de cellulose. Ce matériau biocompatible constitue le polymère biosourcé le plus abondant sur Terre, et permet d'envisager de nombreuses fonctionnalités de par ses nombreux sites potentiels de modification chimique. L'objectif de ces travaux de thèse est l'élaboration par SLA de dispositifs présentant des propriétés bio-spécifiques à partir de matériaux cellulosiques modifiés chimiquement, pour des applications dans le domaine biomédical.

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Composants à base de jonctions tunnel ferroélectriques (FTJs) pour applications mémoires et circuits neuromorphiques ultra-basse consommation

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

Master de recherche en matériaux et dispositifs semiconducteurs / quantiques

01-10-2020

SL-DRT-20-0635

laurent.grenouillet@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Depuis la découverte de la ferroélectricité dans le HfO2 il y a une dizaine d'années, ce matériau suscite beaucoup d'intérêt pour stocker de manière non volatile de l'information dans des mémoires ultra faible consommation, via l'application d'un champ électrique pour renverser sa polarisation électrique. Plus récemment encore, des résultats préliminaires de jonctions tunnel ferroélectriques ont été démontrés avec ce type de matériau scalable et compatible CMOS. Dans ce dernier cas la couche ferroélectrique permet de moduler, en fonction de sa polarisation, le courant tunnel qui passe au travers de la jonction, ouvrant de nombreuses perspectives pour ces nouveaux dispositifs. L'objectif de la thèse sera de fabriquer, caractériser, et modéliser des jonctions tunnels ferroélectriques à base de HfO2, afin de mieux comprendre la physique de ces dispositifs, puis d'en optimiser leur performance. Dans un second temps, ces dispositifs optimisés seront co-intégrés en matrice au sein de circuits CMOS complexes, dans le but de les utiliser comme synapses artificielles dans un processeur neuromorphique très basse consommation. Ce travail s'effectuera avec des partenaires européens dans le cadre du projet H2020 BeFerroSynaptic.

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Intégration de réseaux de Bragg haute température au sein de structures métalliques obtenues par fabrication additive

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs Fibres Optiques

Instrumentation, fibre optique, matériau, fabrication additive, métallurgie

01-10-2020

SL-DRT-20-0645

guillaume.laffont@cea.fr

Le sujet de thèse proposé par le laboratoire LCFO de la DRT (au LIST/DM2I/SCI) en partenariat avec le laboratoire LISL de la DEN (au DPC/SEARS), spécialiste de la fabrication additive métal, vise à développer des méthodes d'intégration de Capteurs à Fibres Optiques à réseaux de Bragg résistant aux très hautes températures au sein de pièces métalliques ? en particulier pour l'aéronautique ou l'industrie nucléaire ? réalisées en fabrication additive (impression 3D) métal. Des développements récents ont permis de développer des réseaux de Bragg ultra-stables en température (au-delà de 1000 °C) à l'aide de modes d'écriture directe par laser femtoseconde. Ces transducteurs de température et déformation, inscrits dans des fibres optiques spécialement conçues pour les environnements à très haute température, seront utilisés pour l'instrumentation de pièces métalliques obtenues par fabrication additive sur lit de poudre, voire par projection. Ce projet vise à rendre possible la surveillance in situ des composants et pièces structurelles métalliques obtenues par fabrication additive 3D métal, ouvrant ainsi la voie au SHM intégré (Structural Health Monitoring) pour anticiper toute défaillance du procédé et optimiser les coûts d'exploitation par la mise en place de procédures de maintenances prédictive et conditionnelle.

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Gestion des polluants et sels en gazéification en eau supercritique

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire de Conversion de ressources Carbonées par voie Hydrothermale

Génie chimique et/ou du génie des procédés, connaissances en chimie analytique et en thermochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0649

geert.haarlemmer@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

Pour valoriser un gisement de ressources carbonées très humides voire même liquides, un procédé très prometteur de valorisation énergétique est la gazéification en eau supercritique qui permet de produire un gaz de synthèse (mélange CH4, H2 et CO2). La gazéification en eau supercritique repose sur des phénomènes liés aux propriétés de l'eau sous pression et température élevées. Au-delà de son point critique (température 374°C et pression 22,1 MPa), l?eau devient un milieu très réactif et favorise les réactions de gazéification. Parmi les ressources visées par ce procédé, on peut citer par exemple les déchets d'industrie agro-alimentaire (drêches de fruits et de brasserie, vinasse?), des effluents industriels (liqueur noire), les microalgues, les digestats de méthanisation, les boues de station d'épuration? Le développement du procédé de gazéification en eau supercritique en est au stade de pilote laboratoire. Des actions de recherche et développement sont encore nécessaires pour aider son essor à l'échelle industrielle. Un des principaux verrous est de la gestion des polluants présents dans la ressource tels que H2S et la présence d'inorganiques. L'objectif de la thèse est de mieux comprendre le comportement des sels et des polluants dans les conditions en eau supercritique. Avec ces connaissances, une évaluation des différentes stratégies de gestion des inorganiques et de polluants est attendue, que ce soit par voie thermodynamique ou chimique, et ainsi aider le laboratoire à proposer des solutions de design pour de futurs pilotes de gazéification en eau supercritique.

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Résonateurs et composants radiofréquences à ondes élastiques issues de l'hybridation entre ondes de surface et de volume

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Radiofréquences

Master en acoustique ou en microtechnologies

01-09-2020

SL-DRT-20-0668

alexandre.reinhardt@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les composants à ondes élastiques de surface ou de volume sont actuellement des éléments clef des circuits d'émission/réception utilisés par la téléphonie mobile. Ils permettent en effet la miniaturisation des filtres assurant le traitement analogique des signaux radiofréquences, en vertu du fait qu'à fréquences égales, les longueurs d'ondes des ondes élastiques sont près de 100 000 fois plus petites que les longueurs d'ondes électromagnétiques. Avec la multiplication des bandes de fréquences utilisées simultanément par un unique téléphone, les spécifications de ces filtres deviennent de plus en plus drastiques, ce qui motive la recherche de nouveaux types de composants, basés sur de nouveaux modes de propagation des ondes élastiques pouvant être exploités. Traditionnellement, les composants utilisent des ondes élastiques dites de volume (BAW - pour bulk acoustic wave), ou de surface (SAW - pour surface acoustic wave), se propageant dans l'épaisseur ou à la surface d'une structure en matériau piézoélectrique, afin de coupler ces ondes élastiques au circuit électrique de traitement du signal. Ces dernières années, un nouveau mode de propagation, appelé "hybride SAW/BAW" a été proposé et permet, en principe, de combiner les avantages de ces deux types d'ondes. Il consiste en un mode excité par un réseau périodique d'éléments piézoélectriques disposés à la surface d'un substrat massif. Si des premières réalisations ont été proposées, les caractéristiques de ce mode restent encore relativement peu connues. Ce sujet de thèse porte donc sur l'étude des possibilités offertes par ce type de modes. En premier lieu, les propriétés de ce type d'ondes sont très fortement liées à la combinaison du matériau piézoélectrique employé et de la nature du substrat de propagation, à leurs orientations crystallines respectives, ainsi qu'aux dimensions géométriques des éléments piézoélectriques permettant l'excitation ou la détection de ces ondes. Le candidat cherchera donc à explorer l'espace de conception afin d'éprouver les possibilités de ce nouveau type d'ondes et d'optimiser leur conception en vue d'applications de filtrage radiofréquence ou de bases de temps, idéalement à des fréquences supérieures à 3 GHz. Il pourra pour cela s'appuyer sur les modèles de simulation disponibles au CEA-LETI et ceux mis au point par la société FrecNSys. Une seconde partie des travaux de thèse envisagés portent sur l'analyse plus fondamentale des possibilités ouvertes par ces modes de propagation particuliers, issus du couplage entre une onde élastique de surface et un réseau périodique d'éléments électriquement actifs. En effet, ce type de structures entre dans le champ plus général des métamatériaux élastiques, structures souvent périodiques présentant des effets de propagation inédits tels que l'obtention de fréquences interdites, de ralentissement des ondes, de confinement acoustique, d'unidirectionalité de la propagation, voire même d'amplification progressive. Les conditions d'obtention de tels phénomènes pourront être explorées, de même que leur exploitation dans des systèmes de capteurs ou dans des composants de traitement du signal. Le doctorant pourra pour cela s'appuyer sur l'expertise sur les métamatériaux acoustiques apportée par le département d'acoustique de l'ISEN. Enfin, dans une partie plus expérimentale, le doctorant pourra évaluer en pratique ses dimensionnements en participant aux développements et à la fabrication de composants "hybrides SAW/BAW" qui seront réalisés dans les salles blanches du CEA-LETI, ce qui lui permettra de conforter la faisabilité pratique de ces structures.

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Modélisation hybride pour la simulation de l'inspection ultrasonore de pièces composites pour la détection d'endommagements ou de faiblesses aux inter-plis

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Acoustique

Ingénieur généraliste avec dominante numérique

01-10-2020

SL-DRT-20-0671

nicolas.leymarie@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Ce sujet concerne la modélisation de la propagation d'ondes acoustiques dans un milieu composite stratifié pour aider au design de nouvelles méthodes de contrôle non destructif par ultrasons. Les matériaux composites sont aujourd'hui largement utilisés dans le domaine de l'aéronautique mais restent sensibles aux chocs. Ces chocs, même à basse énergie, peuvent fragiliser la pièce en engendrant des endommagements localisés, principalement de la fissuration transverse et du délaminage. La mise en ?uvre de méthodes d'inspection de telles structures est très délicate en raison de leur caractère anisotrope, hétérogène et multicouches. La simulation numérique est alors une aide importante, tant pour l'analyse que pour la conception et l'optimisation des techniques de contrôle. Basé sur l'exploitation de techniques numériques innovantes, l'objectif de ce travail est de proposer des méthodes numériques dédiées à la simulation de contrôles avancés et en particulier sur l'analyse de contrôles en incidence oblique de défauts d'endommagement réalistes. Pour cela on s'appuiera sur les briques modèles récemment développées au CEA LIST autour de la solution transitoire par la méthode des éléments spectraux en travaillant spécifiquement sur des conditions d'interface effectives entre les plis du composite pour modéliser des décohésions de type délaminage ou des porosités aux inter-plis.

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Dispositifs intégrés couplant micro-aiguilles et bioélectrodes pour la détection électrochimique transdermique

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie, Capteurs et Biomatériaux

Master 2 Chimie, spécialité polymères ou électrochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0673

isabelle.texier-nogues@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les capteurs électrochimiques suscitent un intérêt considérable en raison de leur immense potentiel de surveillance portable et rapide de la santé des personnes. Les dispositifs actuels sont limités à la détection d'un seul analyte (principalement du glucose) dans des biofluides, sur de courtes périodes, en utilisant une collecte d'échantillons invasive. Dans cette thèse, nous proposons de combiner la technologie des capteurs électro-enzymatiques à un échantillonnage de fluide interstitiel à base de micro-aiguilles (MN), peu invasif et indolore, pour la détection rapide de différents biomarqueurs (par exemple, le glucose et le nitrate). L'objectif est d'établir une plate-forme sensible et pratique pour la détection des analytes afin d'améliorer le profilage métabolique du diabète et des maladies cardiovasculaires. Cette thèse explorera l'utilisation de microaiguilles formant un hydrogel (par exemple à base de polysaccharides) couplées à des systèmes à une / deux bioélectrodes pour la transduction de signaux électrochimiques. Les propriétés mécaniques et structurelles de la phase polymère, et les performances des capteurs, seront caractérisées et optimisées. Des tests de tolérance seront effectués avec les premiers prototypes sur des rongeurs. La thèse se déroulera au DTBS CEA Grenoble, ainsi qu'au Dpt. de Chimie Moléculaire (UGA, collab. Dr. Gross). Le candidat sera titulaire d'un Master 2 en Chimie, spécialité chimie des polymères, biomatériaux ou électrochimie.

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Electronique cryogénique pour adressage massive de bits quantiques silicium

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

condensated matter physics, microelectronics, electrical engineering

SL-DRT-20-0675

xavier.jehl@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Research on quantum computing currently focuses on upscaling the number of qubits in order to reach useful calculation capabilities. The mature CMOS technology for circuits offers the opportunity to develop on-chip integration of CMOS spin-qubits together with classical electronics. Readout chips at sub-Kelvin temperatures form a key element in the massive addressing of a qubit matrix compared to nowadays solutions with cable-limited room-temperature instruments. Our previous studies on circuits made with the industrial 28-nm Fully Depleted Silicon on Insulator technology have demonstrated the operation of basic circuit elements down to temperatures as low as 20 mK with acceptable power dissipation. Using this toolbox of cryogenic circuits, the thesis concentrates on the design and operation of more complex cryogenic circuits in order to massively address CMOS-inspired qubits matrix at low temperatures. The ultimate goal is to readout 1000's of spin qubits in a line-column arrangement. The PhD student will explore alternative solutions for scalable readout such as the frequency multiplexing of electrometer sensors or of resonant oscillating circuits.

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

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ecole d'ingénieur/M2 mathématiques appliquées

01-09-2020

SL-DRT-20-0679

aurelien.fay@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

Mots clef : Mathématiques appliquées, Traitement d'image, Modélisation, Problème inverse, Microélectronique La métrologie 3D robuste, rapide et non-destructive est un enjeu majeur pour l'industrie de la microélectronique, pour améliorer et contrôler les procédés de nanotechnologies [1]. Le CEA-LETI dispose de microscopes électroniques (SEM) de dernière génération permettant d'imager des objets sous différents points de vue (stéréoscopie). Ces équipements pourraient être utilisés de manière disruptive en production pour reconstruire la topographie 3D des objets visionnés à partir de modèles d'imagerie SEM fiables et d'algorithmes innovants. Le CEA-LETI dispose déjà d'une forte expertise dans ce domaine [2, 3], et plusieurs partenaires industriels montrent un fort intérêt pour le développement de cette technologie. 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 sur les moyens théoriques et de simulation du groupe de Lithographie Computationnelle (CLG) du LETI 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. 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 la métrologie 3D de référence. Il investiguera par la suite différentes stratégies mathématiques de reconstruction 3D, permettant une convergence rapide et de qualité. A terme, la reconstruction 3D sera appliquée sur différents produits d'intérêt. Moyens : Librairies CLG python, Développement collaboratif SVN, Intégration continue, HPC CPU/GPU, plateforme Silicium et de Nano-caractérisation [1] B. Bunday, 7/5 nm logic manufacturing capabilities and requirements of metrology, SPIE 9780 (2018) [2] J. Bélissard et al., Limits of model-based CD-SEM metrology, Proc. SPIE 10775, 1077518 (2018) [3] C. Valade, Tilted beam SEM, 3D metrology for industry, Proc. SPIE 10959, 109590Y (2019)

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Architectures et circuits recepteurs RF mmW large bande pour modulations innovants

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Master recherche en RF et ou microelectronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0689

joseluis.gonzalezjimenez@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

Les réseaux de télécommunication existants évoluent vers des besoins de très haute capacité et haut débit de communication qui nécessiteront des architectures d'émetteur-récepteur innovantes. Pour les liaisons de données sans fil dans le cadre des systèmes 5G et au-delà de la 5G des nouvelles solutions d'émetteur-récepteur seront nécessaires dans les 5 à 10 prochaines années pour pouvoir fournir des débits de données de l0irdre de 100Gb/s ou supérieurs en utilisant efficacement le large spectre disponible aux fréquences millimétriques (mmW). L'architecture traditionnelle des émetteurs-récepteurs qui a été utilisée dans le passé peut entraîner une consommation d'énergie trop importante ou tout simplement une performance insuffisante pour répondre à ce défi. L'institut de recherche LETI a mené des investigations au cours des dernières année dans le domaine des schémas de modulation et des architectures d'émetteurs-récepteurs novateurs afin de répondre aux fefis liés a l'agumentation du débit susmentionné dans les environnements sans fil, compte tenu des limites imposées par les dispositifs électroniques existants nécessaires à la construction des émetteurs-récepteurs. Actuellement, certaines solutions ont été proposées d'un point de vue théorique qui doivent être avancées afin de trouver une mise en ?uvre optimale avec les technologies de pointe pour la conception et la fabrication de circuits intégrés. Cette thèse s'inscrit dans la continuité de ces travaux précédents et explorera la mise en ?uvre pratique de circuits basés sur des schémas de modulation et des architectures innovantes pour des récepteurs mmW à haute vitesse, à large bande passante et à l'épreuve des imperfections.

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Caractérisations des défauts électroniques dans les cristaux pérovskites utilisés pour l'imagerie X médicale

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques

Master II ou ingénieur en physique des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0690

eric.grosdaillon@cea.fr

Le laboratoire architecture des systèmes photoniques fait partie du département optronique CEA LETI. Il a une solide expertise dans le développement de nouveaux modules de détection RX comprenant un détecteur semi-conducteur ou scintillateur associé à une électronique de lecture pour l'imagerie par rayons X ou gamma dans les domaines de l'imagerie médicale ou du contrôle pour la sécurité. L'objectif de cette thèse est d'étudier les niveaux de pièges dans la bande interdite d'un nouveau matériau semi-conducteur à base de pérovskites pour la détection directe des rayons X développé pour la radiographie médicale. Son utilisation sous forme de dispositifs photoconducteurs dans les imageurs matriciels devrait permettre d'améliorer la résolution spatiale des images et d'augmenter le signal, donc de réduire la dose administrée au patient, voire de donner accès à de nouvelles informations sur la composition des tissus. Pour cela, le doctorant, physicien et expérimentateur, devra développer des bancs de test pour identifier et caractériser les niveaux de pièges électroniques dans le volume des cristaux et aux interfaces des dispositifs détecteurs. Il déterminera qualitativement et quantitativement les défauts électroniques des couches cristallines épaisses élaborées dans le cadre d'un doctorat au CEA LITEN. En particulier, le doctorant modélisera l'effet des niveaux pièges identifiés, sur les performances des dispositifs. En parallèle, le doctorant étudiera l'origine du courant d'obscurité dans les dispositifs pérovskites. Les résultats seront corrélés aves les mesures expérimentales de caractérisations des dispositifs photodétecteurs sous X réalisées dans le cadre d'un doctorat en cours au CEA LETI. Ces résultats permettront d'orienter les développements matériaux et des dispositifs dans le but de minimiser ces défauts et d'améliorer les performances des détecteurs.

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Extraction de source d'entropie des mémoires RRAM poura applications TRNG

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

microélectronique, physique, cryptographie

01-06-2020

SL-DRT-20-0693

florian.pebay@cea.fr

La croissance rapide du nombre de dispositifs connectés de l'internet des objets a pour conséquence l'explosion du nombre de failles de sécurité quotidiennement découvertes. Ces objets, de par leur déploiement, sont particulièrement exposés aux attaques physiques, ce qui oblige les fabricants à augmenter le niveau de sécurité de leurs produits. Les générateurs de nombre aléatoires (TRNG) sont la pièce angulaire de la sécurité des dispositifs car ils permettent de générer les clés nécessaires aux opérations de cryptographie. La sécurité des données ainsi protégées ? et donc la sécurité du système entier ? repose sur la qualité de l'aléa généré par le TRNG. De plus, les composants dédiés à l'internet des objets demandent de fortes exigences en termes de cout et de consommation énergétique. Pour être intégré dans de tels composants, un TRNG doit répondre à ces exigences tout en conservant un bon compromis en terme de robustesse. Ainsi, la réalisation de TRNG basés sur des éléments déjà présents dans les composants, tels que les matrices mémoire, semble une piste prometteuse.

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Simulations acoustiques transcrâniennes et imagerie adaptative rapides pour la dosimétrie personnalisée en thérapie ultrasonore du cerveau

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Acoustique

école d'ingénieur ou master 2 simulation, imagerie

01-10-2020

SL-DRT-20-0700

sylvain.chatillon@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Le traitement des maladies cérébrales reste très difficile, principalement en raison du faible accès des agents pharmacologiques au cerveau dû à la présence de la barrière hémato-encéphalique (BHE). La focalisation d'ondes ultrasonores de faible intensité au sein du cerveau, combinée à des microbulles circulantes (agents de contraste ultrasonores), augmente considérablement la libération du médicament dans le tissu cérébral, avec un effet thérapeutique établi dans de nombreux modèles animaux. Cette perméabilisation de la BHE est non invasive, locale et réversible à condition que l'intensité du faisceau soit bien contrôlée à travers le crâne car l'implosion de microbulles pourrait entraîner des microhémorragies. La structure et la géométrie complexe de l'os du crâne conduisent à une forte atténuation ainsi que des déphasages spécifiques du front d'onde ultrasonore lors de sa traversée. Les caracxtéristiques de la tâche focale sont fortement altérées et le recours à la simulation personnalisée est inévitable afin de garantir une thérapie reproductible, contrôlée et sûre. Ces aberrations peuvent être corrigées en utilisant une sonde ultrasonore multiéléments de grande ouverture associée à des lois de retards calculées notamment à partir de modèles de propagation des ondes ultrasonores, utilisant une description de la morphologie du crâne obtenue par IRM ou tomodensitométrie (CT). En outre, la relative instabilité des microbulles rend nécessaire la surveillance de leur activité de cavitation afin de pouvoir intervenir en temps réel en cas de signature acoustique annonçant un risque de lésion définitive des tissus (cavitation ultra-harmonique et large bande). Ainsi, dans les travaux précédents de NeuroSpin, l'utilisation d'une boucle de rétroaction basée sur des détecteurs passifs de cavitation permet de garantir la sécurité du protocole chez le macaque. Pour aller plus loin que la simple détection de ces signaux, il serait souhaitable de pouvoir cartographier cette activité à travers le crâne à l'aide d'imagerie passive avec correction d'aberration à la réception. L'objectif de la thèse est d'adapter et d'optimiser les outils numériques de simulation et d'imagerie développés par le CEA-LIST pour les applications de Contrôle Non Destructif (CND) afin: (i) de prédire et de corriger le champ de pression obtenu lors d'un traitement par ultrasons focalisés transcrâniens et (ii) d'améliorer de manière significative la qualité de la cartographie passive de cavitation acoustique pendant l'intervention. Cette thèse, menée en collaboration entre l'équipe de S. Chatillon à la DRT/LIST et celle de B. Larrat à la DRF/JOLIOT/NeuroSpin, comportera les trois étapes suivantes : - Validation du modèle de propagation sur des échantillons de crânes humains. - Optimisation de la trajectoire pour atteindre un point cible à traiter (problème inverse). - Imagerie transcrânienne de l'activité de cavitation des microbulles pendant l'intervention

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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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Modification de propriétés physico-chimiques de surface par nano-structuration multi-échelle

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master 2 Sciences des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0720

maxime.argoud@lcea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Ces 20 dernières années des méthodes de structuration de surface ont été développées dans le domaine de la lithographie avancée pour la micro-électronique. Ces techniques en rupture, comme par exemple l'auto-assemblage dirigé des copolymères à blocs ou la lithographie par nano-impression, apparaissaient comme une alternative bas coût crédible aux méthodes traditionnelles de lithographie optique. De nombreux travaux ont permis de démontrer et confirmer ce potentiel, jusqu'à l'échelle du wafer 300mm, cependant ces technologies n'ont pas encore percé pour les applications CMOS, notamment en raison de la défectivité et de la mise en production de le lithographie extrême UV. La maturité des divers procédés et matériaux développés, ainsi que la compréhension globale associée, offre aujourd'hui de nombreuses opportunités pour des applications pour lesquelles la défectivité n'est pas critique. En particulier la modification des propriétés physico-chimiques de surface par nano-structuration, sur plusieurs échelles, par l'intermédiaire des techniques de patterning relativement bas coût précédemment mentionnées, pourrait permettre d'adresser de nombreux domaines applicatifs (propriétés optiques particulières, biotechnologies, auto-assemblage de puces?). Les travaux de thèse porteront globalement sur la modification de propriétés physico-chimiques de surface par nano-structuration. La structuration de surface sera réalisée par des technologies de patterning avancées telles que l'auto-assemblage de copolymères à blocs, sur une large gamme de périodes (de 20 à 200nm), dirigé ou non, ainsi que de la lithographie par nano-impression. Un axe de travail portera sur la mise en ?uvre, et la compréhension associée, de ces méthodes de structuration. Divers matériaux, en couche mince ou massifs, pourront être structurés, et les propriétés physico-chimiques obtenues seront finement caractérisées. Un axe original des travaux portera par ailleurs sur l'aspect multi-échelle de cette structuration, du point de vue de la structuration en elle-même sur une large gamme dimensionnelle (de quelques nm à plusieurs centaines de nm), ou encore de la dimension des surfaces modifiées (de quelques centaines de nm² à plusieurs dizaines de cm²). Certaines propriétés pourront être appliquées à divers domaines applicatifs (optique, biotechnologies, auto-assemblage de puces?).

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Etude des matériaux de cathode pour accumulateurs lithium-ions par spectroscopie de photoémission à rayonnement X mous et durs expérimentale et théorique

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Nanocaractérisation et Nanosécurité

Master II sciences des matériaux, genie thermique

01-09-2020

SL-DRT-20-0722

anass.benayad@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

La spectroscopie par photoémission (par rayons X, XPS, ou dans l'ultraviolet, UPS) est le reflet direct de la structure électronique des matériaux, qui est au coeur des processus redox en jeu dans les batteries à l'échelle atomique. Elle est cependant limitée par l'extrême sensibilité à la surface du matériau, avec une longueur typique de parcours du photoélectron de quelques nanomètres aux énergies usuellement accessibles en laboratoire. De plus, l'interprétation des spectres nécessite d'être capable de modéliser cette structure électronique avec précision, ce qui est particulièrement délicat dans le cas des matériaux de cathode qui contiennent des métaux de transition et sont utilisés dans une large plage de composition en Lithium. En effet, la structure électronique de ces matériaux présente des effets de corrélations électroniques dont le caractère dépend notamment du remplissage des orbitales « d ». Dans cette thèse, nous proposons de lever ces limitations et de les utiliser à notre avantage pour explorer la structure électronique de surface comprenant l'interphase électrolyte solide (SEI), et celle du coeur de la particule active de cathode. Pour ce faire, nous tirerons avantage du premier spectromètre en rayons X durs de laboratoire en France (HAXPES), qui sera installé à la PlateForme NanoCaractérisation (PFNC) au printemps 2020, et permettra de sonder les matériaux jusqu'à une vingtaine de nanomètres , . La comparaison entre les spectres XPS et HAXPES, durant l'opération de la batterie (in operando) et sur la même zone, permettra de découpler les spectres de surface et de coeur pour différentes compositions chimiques et à différents stades du cycle de vie de la batterie. L'interprétation des spectres de photoémission sera faite par comparaison directe avec des calculs ab initio combinant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec la théorie du champ moyen dynamique (DMFT. Ce couplage permettra à la fois d'aller au-delà des techniques usuelles basées sur des modèles de cluster, qui ne prennent pas en compte l'écrantage métallique, et de valider la qualité des prédictions théoriques sur les effets de corrélations électroniques (masse effective, potentiel transfert de poids spectral vers les bandes de Hubbard). La thèse comportera une partie de développement instrumental (en particulier, calibration des surfaces efficaces sur des systèmes modèles) et théorique (prédiction des spectres de photoémission de coeur sur la base de calculs DFT+DMFT), puis s'attachera à comparer la performance et le vieillissement de différents matériaux de cathode (LiCoO2, NMC de différentes compositions) en combinaison avec des électrolytes liquides et solides et une anode Li métal. Le candidat sera accueilli dans les laboratoires L2N du DTNM et LMP du DEHT pour mener ses travaux.

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Approche multi-échelles pour la modélisation d'un stockage thermique de vapeur par Matériau à Changement de Phase intégré dans un système

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Stockage Thermique

Ingénieur ou master en thermique/énergétique ou simulation numérique

01-10-2020

SL-DRT-20-0726

pierre.garcia@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

Le stockage thermique de vapeur permet de rendre un procédé industriel ou une centrale thermique plus flexible, plus stable et plus fiable en décorrélant la production de vapeur de son utilisation. Le stockage par Matériau à Changement de Phase (MCP) présente de nombreux avantages, dont une restitution de la vapeur à pression constante, une forte densité énergétique et une réduction significative du volume sous pression. Au CEA, une technologie de stockage MCP de type tubes / calandre est développée depuis de nombreuses années, via plusieurs dispositifs expérimentaux et des travaux de modélisation. Des travaux récents ont permis de développer une méthodologie multi-échelles s'appuyant sur des simulations en mécanique des fluides numérique (modélisant le front de fusion du MCP et la convection naturelle dans une géométrie complexe) pour renseigner un modèle composant. L'objectif de la thèse est d'une part de valider cette approche prédictive sur de nouvelles données expérimentales, et d'autre part de la généraliser pour de nouvelles géométries, validant ainsi son utilisation pour le dimensionnement de stockages de taille industrielle. Enfin, un autre aspect de la thèse concerne l'intégration du modèle composant dans un système afin d'étudier les interactions entre le stockage et son environnement et ainsi d'optimiser son pilotage pour répondre aux besoins du système.

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Développement de MOFs pour la détection, la séquestration et la dégradation de polluants toxiques

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

M2 ou Ingénieur en Chimie // Master in Chemistry

01-09-2020

SL-DRT-20-0736

arthur.roussey@cea.fr

Ces travaux de thèse portent sur le développement de nouvelles structures de type Metal Organic Frameworks (MOFs) permettant la séquestration et la dégradation de toxiques industriels chimiques type H2S et de pesticides organophosphorés. Les MOFs sont une classe de matériaux à très haute surface spécifique contenant des ions ou des clusters métalliques coordonnés à des ligands organiques. De très nombreuses variations de ligands et métaux sont possibles, rendant ce type de matériaux très modulables pour obtenir des propriétés physico-chimiques spécifiques. Au cours de cette thèse, par une approche d'ingénierie moléculaire, le candidat synthétisera et/ou fonctionnalisera des MOFS pour améliorer leur sélectivité vis-à-vis des composés cibles. L'étude de la performance des matériaux en filtration et/ou dégradation sera réalisée en mesurant les capacités d'adsorption des matériaux et leur sélectivité vis-à-vis des composés cibles dans des conditions représentatives des applications visées. La structure des matériaux et les interactions adsorbat/matériaux seront finement étudiés en utilisant la grande variété de techniques de pointes disponibles au CEA (DRX, XPS, FTIR, UV-Vis-NIR, RMN solide, ?). Enfin, l'intégration d'un ligand chromogène (une molécule dont la couleur change lors de l'interaction avec des toxiques organophosphorés) à la structure du MOF sera également étudiée pour coupler les phénomènes de séquestration/dégradation à une détection colorimétrique.

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étude de l'intégration de matériaux 2D dans des dispositifs RF

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Intégration et Transfert de Film

Master 2/école d'ingénieur. Matériaux ou physique

01-09-2020

SL-DRT-20-0739

lucie.levan-jodin@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Depuis la découverte du graphène (prix Nobel 2010 d'Andre Geim), l'engouement pour les matériaux 2D n'a cessé de croitre. En effet, ces matériaux présentent des propriétés très particulières qui en font des candidats sérieux pour créer de nouvelles générations de dispositifs électroniques ou optoelectroniques très performants, miniaturisés, flexibles et à faible consommation d'énergie. L'objectif de la thèse est de développer des nouveaux concepts de commutateurs radiofréquences (RF) à base de matériaux 2D pour les futurs systèmes de télécommunications sans fils. Le travail demandé est pluridisciplinaire et sera réalisé en collaboration étroite entre deux instituts du CEA : l'lRlG apportera son expertise autour de la croissance et de la caractérisation des propriétés électriques des matériaux 2D et le LETI apportera ses compétences sur l'intégration de couches minces dans les dispositifs et sur la conception des commutateurs RF. Le/la doctorant(e) cherchera à identifier les points clés de ce type de dispositif et à améliorer notre compréhension des mécanismes mis en jeux en particulier lors de la commutation. Il développera les méthodes de transfert du matériau dans le dispositif et cherchera à optimiser le contact électrique entre les matériaux 2D et les électrodes métalliques. Enfin il développera les procédés d'intégration technologique du commutateur dans des configurations planaires ou verticales en cherchant à assurer une compatibilité d'intégration avec les filières de la microélectronique sur silicium.

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Modulation des niveaux de résistance dans une mémoire PCM pour des applications neuromorphiques

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Test Electrique

Master 2 Electronique ou Physique

01-03-2020

SL-DRT-20-0740

carlo.Cagli@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Depuis les dernières 50 années, les processeurs sont basés sur l'architecture de von Neumann et les progrès dans l'intégration à très grande échelle ont permis de réaliser cette architecture computationnelle sur un substrat technologique adéquat. Ce binôme n'est plus suffisant aujourd'hui, la miniaturisation des composantes électroniques n'est plus suffisante pour augmenter les performances et réduire la consommation de puissance des architectures classiques de von Neumann. De plus des nouvelles applications, dont l'intelligence artificielle en premier, demandent des changement de paradigme très radicaux. Les nouvelles architectures de calcul inspirées par la biologie ont été récemment proposées pour surmonter ces difficultés. La différence principale entre un circuit neuromorphique et une architecture classique est l'organisation de la mémoire : les réseaux des neurones biologiques sont caractérisés par une co-localisation de la mémoire (synapses) et des centres de calcul (neurones). Les mémoires de type PCM (mémoires à changement de phase sont des candidats pour l'émulation du comportement synaptique, mais démontrer leur capacité à moduler le niveau de résistance programmé est en défis qu'il faut surmonter. Ce programme de thèse a pour but de démontrer la capacité d'une mémoire PCM à émuler une synapse. Un travaille initiale de caractérisation est demandé pour connaitre le comportement de la cellule PCM. Ce résultat ira alimenter un modèle multiniveaux de la cellule ce qui est la base pour la conception de circuit innovants. Dans une dernière phase on pourra proposer des circuits neuromorphiques à base de cellules PCM comme proof of concept.

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Analyse chimique avancée des diodes électroluminescentes organiques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Analyses de Surfaces et Interfaces

Master 2 Sciences des Matérieux/Chimie ou Physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0748

jean-paul.barnes@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

La plateforme de nanocaractérisation s'est doté récemment de plusieurs techniques de caractérisation avancées : spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) et spectroscopie de photoélectrons (XPS). C'est deux instruments sont équipés d'un source d'abrasion innovant (agrégats d'argon) ce qui permet l'analyse de manière non invasive des couches organiques fragiles telles que ceux des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Pour le développement des OLEDs il est important de pouvoir caractériser la dégradation des couches suite à des vieillissement environnementales ou électriques. L'objectif de ces travaux est de développer les protocoles de caractérisation avancées TOF-SIMS et XPS pour les couches organiques pour quantifier et comprendre la dégradation des couches. Nous allons poursuivre le développement d'une méthode de préparation de coupe en biseaux qui permet une analyse sur la même coupe par plusieurs techniques. Ce sujet sera mené en étroite collaboration avec l'équipe OLED du LETI qui fourniront les échantillons et les équipementiers en nanocaractérisation.

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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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Captation et valorisation du CO2 par électroréduction

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

M2 chimie, electrochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0751

vincent.faucheux@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

La conversion électrochimique du CO2 est un moyen de produire des combustibles ou des produits chimiques à partir d'électricité intermittente issue des énergies renouvelables. En particulier, la formation de composés complexes (C2+) est attractive du fait de leur haute valeur énergétique et importance comme produit chimique. Ce procédé permet d'utiliser le CO2 concentré de l'industrie ou directement celui provenant de l'air. Les solvants conventionnellement utilisés pour la réduction du CO2 (eau, amine) induisent la formation non-désirée d'H2 coté cathodique et un coût énergétique élevé lié à des problématiques de surtensions. L'utilisation de Liquides Ioniques (LI) dont la capacité d'absorption du CO2 est bien supérieure à celle de l'eau permet de s'affranchir de ces problématiques, mais la viscosité de ces liquides limite le transfert du CO2 vers les électrodes et donc les densités de courant. Un compromis consiste à déterminer une composition optimale entre LI-eau-solvant organique permettant d'assurer les transferts de masse tout en maintenant un rendement faradique élevé et en minimisant les surtensions. Des caractérisations structurales, (électro)chimiques et thermodynamiques de la réduction de CO2 dans ces milieux mixtes sur des catalyseurs sélectifs issus de la littérature permettront de définir un système catalytique « idéal », qui devra être validé sur un électrolyseur de laboratoire comprenant i) le catalyseur sélectif choisi, ii) un support poreux pour maximiser les échanges, iii) l'électrolyte LI-eau-solvant organique. Les mesures réalisées permettront enfin d'établir des bilans matière et énergétique en couplant la réduction de CO2 à l'oxydation de l'eau.

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Actionneurs piézoélectriques transparents pour l'haptique

Département Composants Silicium (LETI)

Labo Composants Micro-actuateurs

Ingenieur Master 2

01-10-2020

SL-DRT-20-0756

gwenael.le-rhun@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

La technologie haptique (science du toucher) est en plein essor et suscite de plus en plus d'intérêt de la part d'industriels dans les domaines de la téléphonie ou de l'automobile. Des actionneurs piézoélectriques sont utilisés pour générer des vibrations au niveau d'une surface tactile afin de produire un retour haptique, permettant ainsi de faciliter (voire augmenter!) les interactions entre l'utilisateur et son environnement. Certaines surfaces tactiles, telles que la dalle de téléphone, l'écran de tableau de bord ou une vitre, requièrent idéalement l'utilisation d'actionneurs transparents. Or, les actionneurs piézoélectriques en couches minces sont quasi systématiquement déposés sur substrat silicium et intègrent des couches non transparentes (électrodes, ...). Des contraintes technologiques fortes, telles que la température de cristallisation du matériau piézoélectrique (env. 700°C pour le PZT), rendent le dépôt en couches minces d'empilements piézoélectriques transparents sur verre particulièrement complexe, voire impossible. Le LETI a récemment développé une technologie innovante permettant de transférer une ou plusieurs couche(s), par exemple le PZT, depuis un substrat de croissance silicium sur un substrat d'accueil tel que le verre (plusieurs brevets). L'objectif de cette thèse sera de concevoir et réaliser des actionneurs piézoélectriques transparents sur substrat verre pour une application haptique. Un état de l'art sur le sujet permettra d'établir les spécifications visées pour le dispositif choisi. En s'appuyant sur les connaissances et expertises disponibles au LETI, le doctorant travaillera sur l'intégration des matériaux (piézoélectrique, électrodes, etc?) permettant notamment d'obtenir un empilement fonctionnel avec la transparence requise, ainsi que sur la conception et la réalisation des actionneurs et leurs caractérisations.

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Contrôle de la microstructure de pièce en fabrication additive par génération et détection d'ultrasons par laser

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Instrumentation et Capteurs

master 2 accoustique, physique

01-01-2020

SL-DRT-20-0757

jerome.laurent2@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d'économie de matériaux (.pdf)

La fabrication d'additive (FA) métallique par fusion démontre un fort potentiel toujours croissant, et ceux dans des domaines d'applications très variés. Cependant, les systèmes existants présentent des limitations, en particulier sur la possibilité de pouvoir adapter les microstructures, et également de pouvoir détecter des défauts de fusion en ligne [1]. Pour dépasser ces limitations, il est nécessaire de développer de nouvelles stratégies de fabrication qui pourraient permettre d'adapter les conditions de solidification ainsi que des systèmes de contrôle non-destructif (CND) en ligne. Les procédés FA par projection de poudre (DED) ou encore par fusion laser sélective (SLM) utilisent une source d'énergie localement concentrée, laquelle génère de forts gradients thermiques qui conduisent le plus souvent à des microstructures fortement orientées ainsi qu'une rugosité de surface qui rend le contrôle ultrasonore et l'interprétation des mesures plus délicats. Les microstructures produites sont hors équilibre thermodynamique et sont dites à gros-grains ; elles se caractérisent par l'enchevêtrement de grains colonnaires et équiaxes. Ce type de microstructure influence à la fois le comportement mécanique, mais aussi la propagation d'ondes élastiques, puisque les dimensions de ces hétérogénéités sont proches des longueurs d'ondes acoustiques, ce qui a pour effet l'atténuation et la diffusion d'ondes. Un des défis majeurs à relever en fabrication additive consiste à réduire/empêcher la formation de grains colonnaires au cours de la fabrication, car leurs présences au sein de la microstructure sont, le plus défavorable pour les propriétés d'usage. En contrôlant les conditions thermiques pendant la solidification / cristallisation (vitesse de refroidissement, gradients de température) il est a priori possible de favoriser partiellement la formation de grains équiaxes. Il est aussi connu, qu'en insonnifiant un métal en fusion à l'aide d'ultrasons de forte intensité, il est possible de réaliser un « raffinement des grains », ou encore d'engendrer des phénomènes de cavitation, d'écoulements, de mélange, de pulvérisation, de dislocation, de diffusion et de transformation de phase [2]. En effet, lorsqu'un métal en fusion est soumis à une vibration élastique, il est a priori possible de « piloter » la structure de grains solidifiée, i.e. de modifier la direction de croissance et morphologie de la microstructure en cours de solidification. En perturbant ainsi les conditions de la solidification, alors, il est a priori envisageable de favoriser la formation de grains équiaxes, mais aussi de réduire la rugosité de surface, diminuer le nombre de défauts. Ce constat pose l'objectif de cette thèse qui vise à « façonner » des microstructures plus optimales en FA par vibration du bain de fusion et réaliser une inspection en ligne et hors ligne par méthode ultrasons-laser (UL). D'une part, le travail consistera à contrôler l'évolution microstructurale de pièce FA par vibration sans contact du bain de fusion (au CEA-DEN-LISL [3]). Ainsi, on cherchera à modifier les dynamiques du bain de fusion, par exemple perturbant l'effet Marangoni et déstabilisant la croissance dendritique dans la zone de solidification, à l'aide d'ondes élastiques induites par laser modulé ou impulsionnel. L'étude des paramètres de contrôle sera réalisée sur un banc d'essai à développer et instrumenter (caméras rapide, thermique ou Schlieren, et pyromètres) pour engendrer des « microstructures optimisées ». D'autre part, le travail (au CEA-DRT-LIST-LIC) consistera à inspecter en ligne la fabrication de tels échantillons par méthode UL (développement d'un système dédié). Ainsi, on cherchera à générer et détecter des ultrasons par laser dans le bain de fusion, pour suivre, par exemple, l'évolution du front de solidification, l'apparition de keyhole, la pénétration optique, etc. à l'aide des précurseurs acoustiques [4]. Des mesures de caractérisations ultrasonores, dans des conditions de laboratoires, seront également réalisées afin de déterminer les propriétés élastiques par UL en régime thermoélastique [5], que ce soit à l'aide d'ondes de surface ou des résonances ZGV (coefficient de Poisson locale, anisotropie, épaisseur), et autres méthodes CND disponible au LIST, que l'on pourra ensuite comparer aux images EBSD (méthode d'homogénéisation) et coupes métallurgiques. Des simulations par FDTD ou EF de la propagation d'ondes dans ces milieux rugueux et hétérogènes sera aussi envisagé. Références : [1] Zhao et al, Phys. Rev. X, 9, 02052, (2019), Wolff et al, Sci. Rep., 9, 962, (2019), Martin et al., Nat. Com., 10, 1987, (2019), Wei, Mazumder & DebRoy, Sci. Rep., 5, 16446, (2015). [2] G. I. Eskin & D. G. Eskin, ?Ultrasonic melt treatment of light alloy melts', 2nd edn, Boca Raton, FL, CRC Press, (2014), M. C. Flemings, ?Solidification processing', McGraw-HilI press, (1974), T.T. Roehling et al., Acta Materialia 128, 197, (2017), M.J. Matthews et al., Optics Express 25, 11788, (2017). [3] P. Aubry et al., J. Laser Appl., 29(2), (2017). [4] Walter & Telschow, QNDE, 15, (1996), Walter, Telschow & Haun, Proc COM, (1999), Carlson and Johnson, WJ, (1998), He, Wu, Li & Hao, Appl. Phys. Lett., 89, (2006). [5] Clorennec, Prada & Royer, Murray, Appl. Phys. Lett., 89, (2006), Laurent, Royer & Prada, Wave Motion 51(6), (2014), Laurent, Royer, Hussain, Ahmad & Prada, J. Acoust. Soc. Am. 137(6), (2015). Laboratoire d'Ingénierie des Surfaces et Lasers (LISL) Laboratoire Instrumentation et Capteurs (LIC)

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Intégration en dispositifs tandem des cellules PV à contacts passivés : Vers une technologie d'interface multifonctionnelle et universelle.

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire HoMoJonction

M2 IA, cybersécurité

01-10-2020

SL-DRT-20-0758

thibaut.desrues@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Le sujet se place dans un contexte de développement de technologies de fabrication de cellules photovoltaïques (PV) en silicium cristallin (c-Si) à contacts passivés pour une application en dispositifs tandem. En effet, pour dépasser les limites de rendement de conversion des cellules c-Si conventionnelles à simple jonction, un axe de recherche concerne l'élaboration et la caractérisation de structures tandem (2 jonctions) dont le rendement peut dépasser 30%. Pour ces structures tandem, il est nécessaire d'optimiser les procédés de fabrication des cellules c-Si afin de favoriser la complémentarité et les performances des deux dispositifs (« bottom » et « top » cell). L'objectif principal du doctorat vise à développer des cellules c-Si adaptées aux applications tandem, et ce quelle que soit la technologie utilisée comme « topcell » (Pérovskite, CGS, III/V?). Ces cellules c-Si utiliseront des structures à base d'oxyde tunnel / Si poly-cristallin permettant d'une part de se passer de couches OTC (Oxydes Transparents Conducteurs) comme jonction de recombinaison et d'autre part d'obtenir une grande stabilité en température des dispositifs. Ce dernier point permet d'envisager des procédés de fabrication de la « topcell » à haute température. Le travail envisagé consistera globalement en: 1/ Un développement de couches minces et d'empilements optimisés pour les cellules c-Si à contacts passivés dédiées à des applications tandem 2/ La caractérisation des propriétés électriques et optiques des matériaux et structures élaborés. 3/ L'intégration des développements à une structure de cellule tandem fonctionnelle pouvant utiliser différentes technologies de « topcell »

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Modélisation multiéchelle du transport du lithium dans des électrolytes Li-ion solides et hybrides et leurs interfaces

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

Laboratoire Modélisation multi-échelle et suivi Performance

master de recherche electrochimie, chimie physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0762

natalio.mingo@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Le stockage d'énergie est un élément essentiel d'une infrastructure énergétique durable reposant sur des sources renouvelables intermittentes, telles que le photovoltaïque ou les éoliennes. Parmi les technologies de stockage, les batteries lithium-ion constituent peut-être la principale option actuelle pour les véhicules électriques privés. Mais l'adoption de véhicules électriques sera grandement facilitée si l'on peut résoudre les problèmes importants des batteries Li-ion de génération 3 actuelles: densité énergétique et vitesse de recharge insuffisantes, problèmes de vieillissement et de sécurité. La prochaine génération 4, basée sur des anodes en métal au lithium et des électrolytes à l'état solide (SS), devrait résoudre bon nombre de ces problèmes: les densités d'énergie théoriques des batteries au lithium-métal SS se rapprochent de celles de l'essence2; les électrolytes solides peuvent être très minces pour réduire davantage la taille de la batterie, et il a été démontré qu'ils amélioraient la sécurité en réduisant la formation de dendrite; On a constaté que l'ajout de nanoparticules améliorait la mobilité des ions dans l'électrolyte, améliorant ainsi les vitesses de recharge. Cependant, les mécanismes physiques responsables des qualités avantageuses du système à électrolyte solide / Li-métal sont encore très mal compris au niveau atomique. Pour que les batteries de génération 4 deviennent une réalité, il est essentiel d'élucider et de quantifier ces mécanismes. Les simulations atomistiques prédictives, telles que proposées dans cette thèse, pourraient jouer un rôle important à cet égard.

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Agents d'apprentissage par renforcement en profondeur révélant les incertitudes dans les systèmes à chaîne de blocs

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Lab.systèmes d'information de confiance, intelligents et auto-organisants

Master 2 en IA ou système distribué

01-09-2020

SL-DRT-20-0772

onder.gurcan@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

Depuis sa création à la fin de 2008, Bitcoin a connu une croissance rapide en termes de participation, de nombre de transactions et de valeur marchande. Ce succès est principalement dû à l'utilisation novatrice des technologies existantes pour la création d'un livre de confiance appelé blockchain. Un système de blockchain permet à ses participants (agents) de créer collectivement un système économique, social et technique distribué dans lequel tout le monde peut rejoindre (ou quitter) et effectuer des transactions entre-deux sans avoir besoin de se faire confiance, d'avoir un tiers de confiance et un environnement global. vue du système. Pour ce faire, il tient un journal des transactions public, immuable et ordonné, qui fournit un grand livre de confiance vérifiable et accessible à tous. Cependant, les systèmes blockchain sont des environnements trop complexes pour que l'homme puisse déterminer à l'avance les actions correctes à l'aide de solutions conçues à la main. En outre, les agents intervenant dans ces systèmes ont une observabilité limitée et les espaces d'état et de paramètre sont vastes et évoluent de manière dynamique. Par conséquent, des agents capables d'apprendre à s'attaquer à des domaines aussi incertains et complexes de ce monde réel sont nécessaires. Sur la base de cette observation, l'objectif de cette thèse est d'étudier les contraintes incertaines des systèmes de blockchain et de proposer une approche décisionnelle d'apprentissage par renforcement en profondeur basée sur tous les agents, de sorte que les agents apprendront à coopérer dans un environnement multi-agents en blockchain. systèmes et apprendre continuellement les contraintes incertaines.

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

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Capteurs Optiques

Il est recherché des candidats motivés ayant un très bon niveau académique (école d'ingénieur ou formation universitaire de haut niveau) et possédant un master en physique fondamentale, physique du solide, optique, optoélectronique ou photonique.

01-10-2020

SL-DRT-20-0776

vincent.reboud@cea.fr

Au sein du Département Optique et Photonique, le Laboratoire de Capteur Optique 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. La photonique sur silicium avec des circuits intégrés CMOS offre des capacités en rupture. Ces circuits optiques donnent la possibilité de mesurer l'environnement extérieur tout en permettant une miniaturisation à l'échelle micrométrique. Aucune source lumineuse intégrée CMOS n'existe actuellement malgré les énormes efforts de la communauté depuis plusieurs années. Afin de contourner ces lacunes, l'industrie aujourd'hui développe des solutions de rechanges comprenant le collage de matériaux III-V. De nombreux défis existent pour réaliser l'hybridation hétérogène de lasers III-V afin de fournir des lasers pour la plateforme photonique silicium moyen infra-rouge. D'autres voies à base de Germanium sont en train d'émerger suite aux premières démonstrations de l'effet laser. Ces nouvelles voies pourront mener à la création d'une plateforme photonique Germanium/Silicium compatible CMOS. Dans ce cadre, les équipes du CEA font actuellement partis des quelques leaders mondiaux ayant démontré un effet laser à basse température dans des cavités optiques en GeSn à très forte concentration de Sn. L'enjeu actuel est maintenant d'améliorer la qualité des matériaux, d'induire des contraintes dans ces matériaux pour contrôler leurs diagrammes de bandes afin d'augmenter la plage en température de fonctionnement laser, d'injecter et de confiner efficacement les porteurs dans les hétérostructures. Les composants développés pourraient être dédiés à des applications dans le domaine des capteurs infrarouges et dans le domaine des communications optiques sur puces pour permettre de dépasser les limitations des interconnections métalliques entre, par exemple, processeurs / mémoires.

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Fabrication de structures asymétriques 3D appliquée à la mise en forme de lumière visible

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

Master 2 et/ou Ecole ingénieur sciences des matériaux, optique

01-09-2020

SL-DRT-20-0781

slandis@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

L'introduction de la réalité augmentée, en particulier sur des systèmes optiques portatifs tels que les lunettes, nécessitent la fabrication de réseaux de diffractions spécifiques permettant de générer des images immersives dans un volume très restreints. Une de leurs spécificités est qu'ils présentent une géométrie dissymétriques (flancs inclinés) les rendant tout particulièrement compliqués à fabriquer avec les procédés standards utilisés pour les micro systèmes et la microélectronique.

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Apprentissage par Transfert et Transport Optimal appliqués au pilotage de procédés de fabrication additive

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Science des Données et de la Décision

Master 2 ou Diplôme d'ingénieur en Maths Appliquées, Data Sciences, Traitement du Signal

01-10-2020

SL-DRT-20-0792

fred-maurice.ngole-mboula@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Le but de cette thèse est d'explorer les apports possibles du transport optimal au domaine de l'apprentissage automatique qu'est l'apprentissage par transfert selon trois axes : - la construction d'un critère de transférabilité de la connaissance entre une tâche source et une tâche cible à partir d'une caractérisation de la régularité du plan de transport optimal entre les distributions des données associées aux tâches source et cible ; - l'intégration d'a priori sur la similarité des tâches via la métrique de "terrain" utilisée pour calculer le plan de transport optimal entre les distributions des données associées aux tâches source et cible ; - l'application du barycentre de Wasserstein à l'apprentissage multi-tâches. Ces travaux pourront s'appliquer à différents problèmes pratiques ayant fait l'objet de travaux au sein du laboratoire, notamment la fabrication additive. Une version plus détaillée du sujet de thèse est consultable via le lien suivant : https://drive.google.com/file/d/1TmoIYeK9RKRWV7aHFGeqY48tpobuBJeB/view?usp=sharing

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Etude des Propriétes Thermiques de matériaux intégrés dans des mémoires à changement de phase: vers une optimisation thermique des dispositifs

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

M2 Physique

01-09-2020

SL-DRT-20-0796

marie-claire.cyrille@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les mémoires à changement de phase (PCM) sont aujourdhui considérées ?matures' et sont maintenant proposées par ST Microelectronics pour leurs microcontrolleurs pour applications automobiles. Le matériau chalcogénure de référence utilisé (à base de GeSbTe) a été choisi pour sa stabilité thermique mais il est gourmand en énergie (lent à cristalliser). L'optimisation thermique des matériaux intégrés dans des cellules mémoires est LA voie qui permettra la réduction des courants de programmation. Le but de cette thèse est de caractériser en température les matériaux chalcogénures et diélectriques utilisés dans l' intégration d'une mémoire PCM et de proposer des matériaux innovants qui permettront une optimisation thermique des cellules. La thèse se fera en collaboration avec l' Institut de Mécanique et d'Ingénierie de l'université de Bordeaux, pionnière et reconnue pour le développement et la mise au point de techniques radiométriques pour la mesures de conductivité thermique de couches minces et de résistance d'interface entre matériaux: modulated photothermal radiometry (MPTR); periodic pulse radiometry (PPTR); modulated scanning thermal microscopy (SThM).

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Modulation optique de phase par effet Pockels dans le Silicium contraint

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Intégration Photonique sur Silicium

Bac+5 Master/Ingénieur en physique du semi-conducteur, matériaux, photonique

01-09-2020

SL-DRT-20-0798

leopold.virot@cea.fr

L'utilisation du silicium pour la photonique a été identifiée comme un moyen de surmonter les limitations des interconnexions et de leur efficacité, mais aussi comme une plateforme versatile pouvant adresser les nouvelles problématiques rencontrées dans les applications de type Lidar et photonique quantique. Cependant, la possibilité d'effectuer une modulation optique rapide en phase pure n'a pas été adressée. Le silicium étant un matériau centrosymétrique, il ne présente pas de non-linéarités optiques du second ordre (aucun effet Pockels et aucune conversion de longueur d'onde). Néanmoins il a été démontré théoriquement et expérimentalement qu'en appliquant une contrainte mécanique dans le silicium, sa centrosymétrie peut être brisée, conduisant à présenter de telles non-linéarités du second ordre. Des preuves de concept récentes ont été démontrées avec une modulation à 20 GHz basée sur l'utilisation de couches de contrainte en nitrure de silicium déposées par PECVD sur du silicium. L'objectif de cette thèse sera d'améliorer l'effet Pockels dans des guides d'onde Silicium et atteindre des performances proches de ce qui peut être obtenu avec le LiNbO3. Cette activité de recherche inclura une étude théorique fine des phénomènes mis en jeu et comment les contrôler, ainsi que des simulations électro-optiques afin d'évaluer les performances de ces dispositifs et optimiser le recouvrement entre le champ de contrainte et le mode optique dans le guide d'onde ; La conception et la fabrication de modulateurs de phase optimisés pour maximiser l'effet Pockels dans les guides d'onde silicium ; des caractérisations en DC et RF de composants opto-électroniques basé sur les non-linéarités du second ordre (effet Pockels).

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Simulation des défauts de fabrication des cellules des piles à combustible PEMFC

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

Laboratoire Modélisation multi-échelle et suivi Performance

Master 2 informatique, physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0799

pascal.schott@cea.fr

La diminution du coût des piles PEMFC reste encore un des principaux objectifs pour atteindre une commercialisation importante de cette nouvelle technologie pour la transition énergétique. La fabrication des assemblages membrane électrode (AME) doit également être optimisé pour atteindre des larges volumes de fabrication avec une haute qualité. Des outils de diagnostics en ligne développés par le NREL (National Renewable Energy Laboratory), permettent d'évaluer la qualité de la fabrication des électrodes. Ces méthodes permettent de détecter les défauts et irrégularités dans les électrodes fabriquées par des méthodes de type R2R (Roll-to-Roll). Néanmoins, ces méthodes ne permettent pas de comprendre l'impact de ces défauts et irrégularités sur la durée de vie des AME. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la compréhension et la prédiction de la durée de vie sur des AME comportant des défauts ou des irrégularités, comme par exemple des trous ou des zones d'amincissement dans la membrane. La plateforme MUSES de modélisation multiphysique et multiéchelle du CEA sera couplée à des analyses statistiques sur la base de données des essais expérimentaux du NREL. En particulier les points suivant seront adressés par simulation : ? Impact des défauts (trous dans la membrane, dégradation du catalyseur, distribution non uniforme du catalyseur), sur les performances ; ? Impact des défauts sur la durée de vie ; ? Prédiction de la probabilité de défauts à partir d'une analyse de sensibilité des modèles et de la base expérimentale La thèse sera localisée au CEA Grenoble, avec plusieurs missions de plusieurs mois au NREL, au Colarado USA, à prévoir.

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Développement d'un simulateur d'électrolyseur alcalin à membrane polymère échangeuse d'anions.

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

Laboratoire Modélisation multi-échelle et suivi Performance

Master 2 modélisation et simulation numérique

01-10-2020

SL-DRT-20-0801

gserre@cea.fr

Les systèmes alcalins à membrane polymère échangeuse d'anions (AEM) connaissent un intérêt croissant car ils ont les avantages cumulés des systèmes alcalins et des systèmes PEM (à membrane échangeuse de protons) sans leurs inconvénients : pas besoin de platine comme catalyseur, électrolyte polymère au lieu de diaphragme, pas besoin de solution KOH, pas de problème induit par l'acidité. Ces systèmes nécessitent cependant un effort de recherche significatif avant d'atteindre la maturité industrielle. Pour aborder cette thématique des systèmes alcalins AEM, on se propose de développer un simulateur de fonctionnement normal et dégradé des électrolyseurs alcalins. Cet outil sera le réceptacle de tous les modèles physico-chimiques disponibles et à venir pour cette technologie. En pratique, le labo dispose déjà d'un code multiphysique sous Matlab/Simulink pour les électrolyseurs PEM. Il faudra adapter ce code aux électrolyseurs AEM en changeant les modèles physico-chimiques de performance (fonctionnement normal) et en ajoutant ceux pour la dégradation. Cela nécessitera d'analyser les modèles existants dans la littérature et de développer ceux qui n'existent pas ou sont insuffisants en se basant sur des résultats d'expériences qui auront lieu dans le même temps dans un laboratoire voisin. Cette thèse visera à développer le code d'abord pour qu'il soit capable de simuler les performances dans différentes conditions opératoires puis qu'il puisse simuler la dégradation de ces performances au cours du temps en fonction des paramètres influençant différents types de dégradation (membrane?). Le candidat devra avoir des compétences en modélisation et simulation numérique, ainsi qu'en physico-chimie et savoir échanger avec les personnes qui feront les essais servant à développer/valider de nouveaux modèles.

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Capteurs télé-alimentés et interrogeables à distance

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Systèmes embarqués - Systèmes de communication radiofréquences - Mécanique

01-09-2020

SL-DRT-20-0803

patrice.rey@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

Le besoin de capteurs interrogeables à distance permet d'envisager de nouvelles applications aussi bien en aéronautique (le monitoring d'aile d'avion, pales de turbine), l'énergie (mesures sur des dispositifs tournants), le génie civil (surveillance d'ouvrage) que des applications grand public comme les écrans, la santé (patch médical) et également les domaines de la sécurité et de la défense. Pour ces derniers secteurs, on pourra souligner l'intérêt de ce type de capteurs télé-alimentés et interrogeables à distance, dans toutes les situations où un capteur doit être placé dans un endroit difficile d'accès, où le capteur peut être enfoui, dans les situations où il ne peut pas embarquer une puce électronique ou une batterie (haute température, ambiance explosive, etc?), où il ne peut être relié électriquement à l'extérieur (machine tournante, exiguïté, etc?). La technologie « M&NEMS » développée par le CEA-LETI pour le domaine des capteurs peut permettre de répondre à ce besoin de miniaturisation extrême, d'ultra-basse consommation, de hautes performances et de bas coût. Par ailleurs, le CEA-LETI travaille également sur des capteurs passifs à transduction électromagnétique intégrant une antenne miniature, capteurs qui présentent un très fort intérêt pour être lus à distance par une antenne interrogatrice. Ce type de capteur couplé à une antenne sans circuit électronique peut également permettre d'augmenter la distance d'interrogation entre le lecteur et le capteur télé-alimenté, par rapport aux tags de type RFID qui nécessité de l'énergie pour réveiller le circuit. Le défi consiste à coupler et intégrer ces capteurs silicium avec une architecture d'antenne (co-design). Le travail consistera à concevoir et fabriquer des systèmes capteur-antenne en étudiant conjointement chacun des deux composants de manière à optimiser le couplage en téléalimentation et télétransmission. Ceci nécessitera une interaction étroite entre la conception du capteur et de l'antenne. Plusieurs types de capteurs fonctionnant en mode statique ou en mode résonnant pourront être étudiés. Pour réaliser ce travail multidisciplinaire, le doctorant s'appuiera sur les expertises et les moyens de plusieurs laboratoires du CEA-LETI: les laboratoires « Capteurs » (LCMC), « Tests/Fiabilité » (LCFC) du Département des Composants Silicium et également sur le laboratoire « Antenne, Propagation et Couplage Inductif » (LAPCI) du Département « Système ainsi que sur une plateforme technologique pour la fabrication du capteur. Il pourra collaborer avec d'autres doctorants impliqués sur cette thématique, notamment pour la partie conception de l'antenne adaptée.

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Développement d'une méthode innovante de détermination des propriétés thermomécaniques des couches minces. Application à la conception et à la fabrication d'un dispositif microélectronique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Propriétés des Matériaux et Structures

Ingénieur ou master 2 mécanique et/ou matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0804

lionel.vignoud@cea.fr

Cadre et contexte : la conception et la fabrication des dispositifs microélectroniques nécessitent de connaître l'évolution des propriétés thermomécaniques des matériaux constitutifs des composants. A partir de mesures expérimentales, de traitement des données (MATLAB) et d'outils de simulation, nous proposons de développer une méthode innovante d'identification du module E et du coefficient de dilatation thermique a des couches minces. Nous appliquerons ces travaux à la fabrication d'un dispositif microélectronique. Travail demandé : le doctorant venant d'une formation ingénieur ou master 2 mécanique et/ou matériaux, sera formé et devra maîtriser à la fois les techniques de mesures expérimentales utilisées pour caractériser les matériaux (en environnement salle blanche) et les outils d'analyse, de dépouillement et de calcul que nous utiliserons dans le cadre de cette étude. Il travaillera sur la conception, la fabrication et la fiabilisation de dispositifs microélectroniques avec différentes équipes du LETI et d'ST Microélectronique. L'objectif est de limiter la déformation des composants, d'optimiser les étapes de fabrication et enfin, de fiabiliser les dispositifs.

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µ-LEDs à base de semiconducteurs nitrures d'orientation semi-polaire

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Composants Emissifs

M2 ou Ecole d'ingénieur

01-09-2020

SL-DRT-20-0813

fabian.rol@cea.fr

Les microLEDs a base de GaN sont en passe de révolutionner le domaine des écrans, aussi bien pour réaliser les microécrans ultra lumineux pour les applications réalité augmentée, que pour des écrans de grande taille aux qualités d'image inégalées. Les LEDs bleues à base de semi-conducteurs nitrures sont de bonne efficacité, mais il n'en est pas de même pour le vert mais surtout le rouge, pour lesquelles l'efficacité quantique externe n'est que de quelques %. Les raisons en sont principalement les modes de mise en ?uvre actuels, qui induisent de fort champs de polarisation et de nombreux défauts cristallins. Nous nous proposons d'utiliser une approche novatrice de croissance du GaN qui permettra au final de réaliser des micro-LEDs de meilleure efficacité, dans le bleu, le vert mais surtout le rouge. L'objectif de la thèse est d?une part de travailler sur les conditions de croissance, afin d'obtenir des couches LED épitaxiées bleue, vert et rouge avec une meilleure qualité cristalline. Mais l'objectif est aussi de réaliser et de caractériser des microleds afin de vérifier l'amélioration jusqu'à l'échelle du composant.

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Fonctionnalisation antimicrobienne de nanostructures par dépôt chimique phase vapeur par polymérisation amorcée in situ

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie, Capteurs et Biomatériaux

M2 chimie des matériaux, chimie des polymères

01-10-2020

SL-DRT-20-0814

guillaume.nonglaton@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

La réalisation de surfaces antimicrobiennes et limitant l'encrassement biologique (ou antibiofouling), sans antibiotique et sans nanoparticules par chimie verte est toujours un challenge malgré les besoins d'un nombre croissant d'applications notamment dans le domaine hospitalier et plus précisément pour les dispositifs médicaux implantés. Le nombre de patient infectés chaque année par des maladies nosocomiales est toujours trop important et les infections liées aux dispositifs médicaux implantés restent un problème encore non résolu. La limite des solutions actuelles est leur durée de vie très faible et leur encrassement rapide par génération de biofilm. Des revêtements bio-inspirés constitués de polymères portant des fonctions antimicrobiennes, antibiofouling ou commutables sont de plus en plus étudiés par la communauté scientifique. Mais ces revêtements sont encore difficilement réalisables par chimie verte sur des surfaces structurées par les techniques de dépôt conventionnelles. Le dépôt chimique en phase vapeur par polymérisation amorcée in situ ou initiated Chemical Vapor Deposition (iCVD) est une technique originale permettant de réaliser des revêtements de surface polymériques sur des surfaces micro structurées tout en conservant les fonctions chimiques des polymères. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité du dépôt par iCVD de polymères bioinspirés ayant une double fonction commutable antimicrobienne et antibiofouling sur des nanostructures. Le candidat recherché devra avoir un profil d'ingénieur chimie des matériaux, polymériste (microbiologie serait un plus) avec M2 Chimie des matériaux, chimie des polymères appliqué au domaine de la santé.

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Optimisation d'un procédé de synthèse d'hydrocarbures liquides à partir d'un syngaz ex-biomasse et d'une source d'hydrogène renouvelable

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Echangeurs et Réacteurs

Génie des procédés / Génie Chimique

01-10-2020

SL-DRT-20-0815

genevieve.geffraye@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

Les procédés « Biomass-to-liquid » visant une gazéification de biomasse en syngaz (mélange mélange CO+CO2+H2) puis une transformation de ce syngaz par une synthèse Fischer-Tropsch visant la production de différents carburants (kérosène, diesel, gasoil marin) connaissent un essor ces 20 dernières années. Plusieurs démonstrateurs ont été développés, notamment en Europe. Cependant, le trop faible ratio H/C du syngaz résultant de la gazéification nécessite une recirculation voire le rejet du CO2 en sortie du procédé ce qui complexifie les séparations et a un impact négatif sur la valorisation du carbone biosourcé. Récemment, la possibilité d'effectuer en parallèle la réaction de Reverse Water Gas Shift (RWGS) et la réaction de Fischer-Tropsch (FT) à l'aide de catalyseurs au fer promus par du potassium a été démontrée (Riedel, 1999) et reproduite dans le cadre d'une thèse CEA (Panzone, 2019). Elle ouvre de nouveaux potentiels pour valoriser au mieux l'ensemble du contenu carboné de la biomasse à condition de compléter le syngaz par un apport d'hydrogène issu d'électricité renouvelable. L'objectif de la thèse se concentre sur la synthèse FT en régime dynamique. Il s'agit de réaliser expérimentalement cette synthèse catalytique (FT) dans un réacteur à lit fixe soumis à des variations dynamiques de compositions (teneurs variables en CO2, CO, H2, CH4 ?) et de débits de syngaz en entrée. Puis de comprendre et de modéliser le comportement d'un réacteur à lit-fixe (modélisations cinétiques, thermiques et fluidiques par l'utilisation de l'outil COMSOL) lors de ces variations.

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Dopage de couches minces de SiGe par recuit laser nanoseconde : Amélioration des procédés, caractérisation et simulation numérique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingénieur ou Master2 en physique des semiconducteurs ou science des matériaux

01-04-2020

SL-DRT-20-0817

sebastien.kerdiles@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le CEA-LETI a récemment installé dans ses salles blanches un équipement de recuit par faisceau laser ultraviolet d'impulsion de quelques dizaines de nanosecondes. Ce traitement thermique novateur est capable d'atteindre de très hautes températures pendant des durées extrêmement courtes si bien que l'échauffement est limité à quelques centaines de nanomètres de profondeur. En raison de ces caractéristiques exceptionnelles, ce procédé par laser nanoseconde est pressenti comme la prochaine génération de recuit en microélectronique avec de fortes retombées attendues sur la fabrication de composants CMOS avancés, de mémoires ou encore de microsystèmes (MEMS). Dans le cadre d'un programme européen de recherche (MUNDFAB, avec des laboratoires partenaires basés en Allemagne, en Autriche, en Italie et en Pologne), le CEA-LETI et le CNRS-LAAS proposent conjointement un travail de thèse visant à développer, optimiser et simuler des procédés de dopage de films minces de SiGe par recuit laser nanoseconde. Pour atteindre cet objectif, le doctorant combinera de l'expérimentation en salle blanche, des caractérisations électriques physico-chimiques et structurales ainsi que des simulations numériques multi-physiques. Ce travail de recherche sera focalisé en particulier sur l'étude de l'activation de dopants introduits dans les couches minces directement lors de leur épitaxie ou par implantation ionique, y compris pour de très fortes concentrations et de très faibles épaisseurs. Le doctorant sera amené à identifier les limites du recuit laser nanoseconde. Des solutions technologiques seront recherchées pour maîtriser notamment la qualité cristalline des films soumis au recuit laser nanoseconde, la ségrégation des dopants et du germanium ainsi que la rugosité de surface. Ayant des bases solides en physique des semi-conducteurs, en science des matériaux et en microélectronique, le futur doctorant devra aimer le travail en équipe, être rigoureux et créatif, et enfin avoir l'esprit de synthèse.

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analyse biophysique des exosomes pour le diagnostic et la médecine de précision

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie, Capteurs et Biomatériaux

Master 2 ingénierie,instrumentation, biologie

01-10-2020

SL-DRT-20-0819

vincent.agache@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Le cancer est la deuxième cause de mortalité en Europe avec environ 1,3 million de décès en 2015. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau paradigme pour la biopsie liquide du cancer, basé sur la mesure des propriétés biophysiques des exosomes. Des études récentes ont montré que les exosomes modulent les signaux de la transition épithélio-mésenchymateuse induite par l'hypoxie et des métastases, suggérant qu'ils pourraient constituer une nouvelle classe de biomarqueurs du cancer directement accessibles dans les fluides corporels. Il existe de plus en plus de preuves du lien biophysique spécifique entre les exosomes et leur cellule parentale. Cette thèse vise à développer et à mettre en ?uvre de nouvelles méthodes nanomécaniques et microfluidiques pour l'analyse des signatures biophysiques d'exosomes (dérivées de différentes lignées cellulaires, y compris des contrôles sains et des cellules cancéreuses) dans une perspective de diagnostic précoce du cancer et de médecine de précision.

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Nouvelles stratégies de fonctionnement et d'architectures pour l'optimisation des performances des systèmes PEMFC

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

Laboratoire Système Pemfc

Electrochimie, Genie des Procédés,Génie électrique

01-10-2020

SL-DRT-20-0820

fabrice.micoud@cea.fr

L'augmentation des performances électrochmiques et de la durée de vie des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est considérée comme un enjeu majeur pour le déploiement à grande échelle de cette technologie. Ce sujet de thèse a pour objectif de développer, de réaliser, d'étudier en détail les possibilités et les améliorations permises par de nouvelles architectures et modes de fonctionnement de systèmes PEMFC. Il s'agira de quantifier les gains en termes de pilotage, de puissance/rendement électrique et de durabilité sur banc de test (fonctionnement « modèle contrôlé ») et sur banc système. La finalité de ces travaux est : i) de consolider nos connaissances des mécanismes et des cinétiques de dégradations au sein des PEMFC ; ii) de valider expérimentalement en laboratoire nos innovations en termes d'architectures système en les alliant avec un contrôle-commande et un système de monitoring robustes et iii) d'améliorer les performances électrochimiques et d'avoir la meilleure gestion pour atteindre le rendement optimal du système pile.

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Effet du dopage et du confinement sur la formation de siliciures de titane par recuit laser nanoseconde. Application aux contacts pour imageurs avancés

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingénieur ou Master2 en physique des semiconducteurs ou science des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0821

sebastien.kerdiles@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les technologies imageurs basées sur des composants silicium sont très présentes dans différentes applications de la vie quotidienne comme la téléphonie, la détection et l'automobile. De nombreuses améliorations technologiques ont permis une diversification accrue de ces composants et un essor de leur utilisation. Aujourd'hui, dans les zones du capteur optique, dite pixel, les prises de contact sur le substrat dopé sont réalisées par l'intermédiaire d'un siliciure de Ti, TiSi. La formation de ces contacts est basée sur une intégration dite « salicide last » c'est-à-dire que la siliciuration, réaction en phase solide entre un métal et le substrat de Si, se fait après les étapes de photolithographies pour réaliser le plot de contact. La résistance de ces « contacts TiSi » est très élevée actuellement et présente une forte dispersion. Grâce à des développements récents, de fortes améliorations ont été démontrées en combinant des dépôts Ti/TiN optimisés et un nouveau traitement thermique disponible au LETI, le recuit laser nanoseconde. La thèse proposée vise à étoffer et comprendre ces bons résultats. Il s'agit d'une collaboration entre l'IM2NP (Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence) à Marseille, le département des plateformes technologiques (DPFT) du CEA-LETI à Grenoble et le centre R&D de STMicroelectronics à Crolles. L'objectif principal de cette thèse est d'intégrer et d'optimiser ce type de procédés innovants pour les contacts TiSi des technologies imageurs avancées en cours de développement à STMicroelectronics Crolles. Un premier axe fort de la thèse consistera à étudier les effets du dopage et de la nature du substrat sur la formation de TiSi2. Des zones actives de type P+ et en silicium poly-cristallin seront notamment explorées à l'aide de mesures de résistance carrée, de diffraction de rayons X et de sonde atomique tomographique. Des conditions optimales de formation du contact en pleine plaque seront déterminées. Dans un second temps, l'impact du confinement spatial sera examiné à l'aide de plaques de production. Enfin, l'objectif est de proposer une intégration innovante sur des plaques de production avec le recuit laser nanoseconde combiné aux conditions optimales déterminées auparavant. Les véhicules tests feront l'objet de caractérisations électriques et optiques.

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Elaboration et caractérisation de cellules solaires tandems silicium / pérovskite en architecture inverse (PIN/PIN)

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques Organiques

Master science des matériaux, physico-chimie, physique

01-09-2020

SL-DRT-20-0823

muriel.matheron@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Les cellules solaires photovoltaïques tandems silicium/pérovskite sont une approche très prometteuse pour augmenter les rendements des cellules solaires photovoltaïques. La quasi-totalité des rendements records (jusqu'à 28%) pour les tandems 2T (2 terminaux : cellules en série) ont étés obtenus dans l'architecture PIN. Cette dernière permet de minimiser l'impact de l'absorption parasite liée à la plupart des couches P existantes et ouvre de nouvelles opportunités comme l'utilisation de silicium nano ou micro-cristallin, qui offrent des avantages en termes optiques. L'objectif de cette thèse sera de combiner les avancées sur les pérovskites simple jonction PIN et les jonctions tunnels (adaptées aux architectures PIN) développées au CEA-Liten dans ce cadre de deux précédentes thèses. Un focus important sera apporté sur la caractérisation avancée des couches et des tandems, afin d'identifier les limitations des dispositifs (mesures sous illumination variable et imagerie de photo et électroluminescence). Dans un premier temps, les architectures pérovskites PIN en simple jonction et les couches tunnel précédemment développées au CEA-Liten seront combinées et caractérisées. De nouvelles couches d'interconnection entre les deux sous-cellules seront envisagées, notamment par la modification chimique du silicium nano ou microcristallin pour minimiser l'épaisseur de la couche d'interconnection et faciliter l'intégration. Les caractérisations avancées appliquées à ces nouvelles structures devront permettre de conclure quant au bénéfice apporté par ces systèmes.

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Recyclage des polymères fluorés contenus dans les nouvelles technologies pour l'énergie (NTE)

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

Master 2 sciences des matériaux, chimie

01-10-2019

SL-DRT-20-0825

emmanuel.billy@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

Les polymères fluorés sont aujourd'hui très largement utilisés pour leur propriété de résistance mécanique et chimique et leur durabilité. Les polymères sont incontournables dans le champ des NTE comme les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (membrane Nafion dans les PEMFC), les batteries (PVDF aux électrodes), ou les panneaux photovoltaïques (EVA à l'interface verre cellule). Avec l'avènement des technologies décarbonées la question du recyclage est devenue centrale pour la mise sur le marché de ces technologies. Historiquement, les procédés de recyclage ont été conçus pour le traitement de différentes technologies et le traitement de grands volumes. Ceci a conduit à la mise en place de procédés pyrométallurgiques (haute température) qui sont robustes, mais destructifs et non sélectifs. Dans un contexte contraint par les enjeux stratégique, législatif (taux de recyclage) et environnementaux, il est nécessaire de recycler « plus » et « mieux ». Cette thèse vise à la recherche de nouvelles voies humide ou sèche pour le traitement de composés fluorés. L'utilisation des liquides ioniques pour la solubilisation des polymères sera une voie privilégiée. Leurs propriétés physico-chimiques intrinsèques (pas ou très peu volatils, inflammables et durables), en font des candidats tout désignés pour surmonter les problématiques de sécurité et d'environnement. Le travail de thèse s'articulera en 3 volets. Dans un premier temps, un état de l'art sera réalisé pour l'évaluation des procédés conventionnels et des milieux pour le traitement des composés fluorés. L'état de l'art se resserrera sur les polymères fluorés utilisés dans le champ des nouvelles technologies pour l'énergie (NTE). Une seconde partie traitera de la chimie des polymères et des solvants pour satisfaire à la mise en solution et récupération des polymères par voie humide et sèche. Une troisième partie à caractère fondamental, visera à lier les résultats macroscopiques aux évolutions structurales des polymères.

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Méthodes de time-stepping non-régulières pour le contact frottant en présence de non-linéarités géométriques

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire de Simulation Interactive

Master 2 en mathématiques appliquées et/ou analyse numérique

01-09-2020

SL-DRT-20-0826

xavier.merlhiot@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

La simulation de la dynamique des systèmes multi-corps avec contacts intermittents possède plusieurs domaine d'applications, allant de l'ingénierie de la conception de produits industriels (disjoncteurs, mécanismes d'horlogerie...) au développement de simulateurs temps-réel de systèmes complexes (robots télé-opérés évoluant en milieu hostile, levages offshore, prototypage de processus d'assemblage dans l'industrie manufacturière...) en passant par l'étude des milieux granulaires. Même si des méthodes numériques issues de la mécanique non-régulière permettent aujourd'hui d'aboutir globalement à des simulations robustes et performantes de tels systèmes, un certain nombre de cas d'application atteignent les limites des schémas actuels et des solveurs associés. Notamment, il est fréquent qu'il soit nécessaire d'invoquer des modèles de frottement sec au contact du type frottement de Coulomb, en présence d'inévitables non-linéarités dans la cinématique des contacts. En effet, ces non-linéarités peuvent provenir non seulement de la courbure des surfaces en contact, mais aussi de non-linéarités intrinsèques aux cinématiques de mouvement relatif des solides, en particulier en présence de grandes rotations. Cette thèse a pour objectif de dépasser les limites actuelles des méthodes numériques dans ce type de situation, en proposant de nouveaux schémas numériques ainsi que des solveurs adaptés aux contraintes applicatives. Dans ce sens, une attention particulière sera portée sur la robustesse des méthodes proposées (comportement énergétique, solvabilité des systèmes algébriques construits, etc.) ainsi que sur l'efficacité globale des méthodes (niveaux de performance atteignables, possibilités de parallélisation, applicabilité à des contextes de simulation temps-réel).

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De l'encre au transfert, compréhension et optimisation des couches actives de PEMFC

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

Laboratoire Composants Pemfc

Bac + 5 chimie -physique, science des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0827

marie.heitzmann@cea.fr

Lors de la mise en ?uvre de couches actives pour pile à membrane échangeuse de proton, nous sommes confrontés à un problème majeur qu'est le contrôle des zones de point triple au sein de la couche active (CA). Dans une logique environnementale et économique, ceci est d'autant plus important avec les catalyseurs actuellement développés (catalyseurs sans platine, catalyseurs très faiblement chargés en platine) où le nombre de sites actifs est réduit et nécessitent donc que la microstructure des couches actives et de ses interfaces soient optimisées afin d'accéder à tous les sites actifs. Cette thèse a pour objectif d'étudier l'influence des paramètres de mise en ?uvre qui contrôlent l'homogénéité de l'encre catalytique (formulation, dispersion, stabilité), de développer une méthode de fabrication d'AME par spray ultrasonique contrôlant la morphologie des CA (distribution du ionomère, du catalyseur, de la porosité) ; et enfin d'évaluer les performances catalytiques associées et de déterminer la structure 3D optimale adaptée à ces nouveaux catalyseurs.

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Cristal optomécanique couplé à un SAW pour une conversion de fréquence micro-onde Infrarouge

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

le candidat devra posséder une formation en physique générale (quantique) et appliquée, idéalement en nanotechnologies. Une connaissance de la physique des semi-conducteurs, en optique IR et micro-onde serait un plus.

01-10-2020

SL-DRT-20-0832

guillaume.jourdan@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les plateformes de calcul quantique les plus prometteuses aujourd'hui fonctionnent à très basse température aux fréquences micro-ondes alors que les réseaux de télécommunication capables de préserver l'information dans des états non classiques (superposition, intrication) utilisent entre autres des photons infrarouges (IR) à température ambiante. Les moyens de conversion de fréquence actuels offrent des efficacités de conversion médiocres (10-6), qui les rendent inutilisables pour traiter de l'information quantique. Un convertisseur micro-onde optique de très haute efficacité constitue un jalon essentiel pour relier ces deux domaines fréquentiels et donner naissance à un véritable réseau de calculateurs quantiques distribués (quantum internet). Le sujet de thèse proposé vise à développer un tel convertisseur en exploitant les propriétés de couplage multi échelles des nano résonateurs mécaniques. Des premières briques technologiques ont récemment été réalisées avec des systèmes couplés mécanique/IR ou mécanique/micro-onde en régime quantique. Il s'agit ici de concevoir un cristal optomécanique couplé à un résonateur IR. Le cristal optomécanique fonctionnant à des fréquences micro-ondes (GHz) sera actionné avec l'aide d'un SAW (surface Acoustic Wave) alimenté par une onde micro-onde. Ce type de système offre un très faible taux d'insertion de bruit classique dans le processus de conversion. Le dépôt d'AlN sera effectué dans la salle blanche du Leti, puis les étapes ultérieures pourront être poursuivies à la PTA (salle blanche académique) qui offre plus de souplesse en terme de procédé de fabrication. Une collaboration est en place avec l'institut Néel (CNRS) à Grenoble pour caractériser ces dispositifs à ultra basse température (<100mK). Les dispositifs pourront ainsi être testés et comparés aux performances attendues. Il faudra ensuite faire un retour sur la modélisation et le design à partir des mesures afin d'assurer la compréhension de tous les phénomènes.

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Nouvelle technologie de convertisseurs DC/DC haut rendement à isolement galvanique intégré pour les réseaux moyenne tension DC

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Systèmes PV

Ingénieur grandes écoles Physique

01-06-2020

SL-DRT-20-0833

Stephane.CATELLANI@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

Les sources primaires d'énergie électriques utilisées dans les systèmes à base d'énergies renouvelables sont à courant continu. Nous pouvons indiquer ci dessous, les principales caractéristiques en tension des sources en question : -Photovoltaïques (1.5 kVDC) -Systèmes de stockage d'énergie (800 V-1.5 kVDC) -Stacks EHT (950 VDC) -Batteries de véhicule électrique (800 VDC) D'autre part , les nouveaux réseaux de transport d'énergie sont à courant continu : -HVDC : 100 kVDC à 1.6 MVDC Certains systèmes d'alimentation ferroviaires sont également à courant continu : -Ferroviaire : 1.5 kVDC, 3 kVDC, projet de réseau expérimental SNCF 10 kVDC Des architectures avec collecteur DC sont prévues dans les applications suivantes : -Distribution d'énergie dans les stations de recharge pour les véhicules électriques -Réseaux de bord des engins de propulsion navale -Chaînes de conversion électrique des engins de traction ferroviaire électrique -Production d'énergie photovoltaïque -Stockage stationnaire d'énergie électrique L'objectif de ce travail de thèse sera d'obtenir une brique de convertisseur DC/DC modulaire compatible avec les niveaux de tension délivrés par les sources d'ENR et permettant d'injecter sur de la moyenne tension DC. L'isolement électrique des sources primaires sera inchangé : il faudra donc apporter, pour assurer l'isolement des sources, une technologies de transformateur à très haut rendement (>99.5%), intégré dans les étages de conversion statique. -L'injection pourra se faire sur un réseau DC 9 kV (réseau expérimental SNCF) -L'électronique de puissance sera réalisée avec des semiconducteurs HT SiC dont les performances actuelles sont très supérieures à des équivalents Si. Le DTNM apportera son expertise sur les matériaux magnétiques pour le dimensionnement du transformateur intégré dans les étages de conversion.

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Développement de la microspectroscopie Brillouin pour le suivi de microcultures cellulaires 3D

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Systèmes d'Imagerie pour le Vivant

Master 2 Optique, Biophysique, Physique Expérimentale, Electronique

01-10-2019

SL-DRT-20-0835

jean-charles.baritaux@cea.fr

Technologies pour la santé et l'environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les cultures cellulaires 3D sont des modèles in-vitro de plus en plus utilisés tant en recherche fondamentale, que dans de nouvelles applications cliniques et thérapeutiques. Il est vraisemblable que les propriétés biomécaniques des structures cellulaires obtenues résument un grand nombre de paramètres d'intérêt comme leur viabilité, fonctionnalité, et leur réponse à un traitement. La microspectroscopie Brillouin (Brillouin Light Scattering Microscopy, µBLS) est une technique optique émergeante en imagerie du vivant pour mesurer les propriétés viscoélastiques à l'échelle micrométrique. Elle repose sur l'analyse de la diffusion Brillouin de la lumière par les phonons se propageant dans le spécimen. Le but de cette thèse est de réaliser un développement instrumental innovant pour le suivi de microcultures cellulaires 3D par µBLS et d'aller vers la preuve de concept que les mesures des propriétés mécaniques par µBLS peuvent être exploitées pour remonter aux paramètres physiologiques. Le doctorant effectuera ses développements sur une instrumentation µBLS de pointe du Laboratoire des Systèmes d'Imagerie pour le Vivant (LSIV) du CEA Leti, à Grenoble, et réalisera les essais expérimentaux de son dispositif sur plusieurs types de cultures 3D. Cette thèse s'adresse à étudiant en optique, biophysique, physique expérimentale, ou électronique avec un fort attrait pour les applications biomédicales.

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Optimisation de l'insertion de contre mesure pour la sécurité des Circuits Intégrés

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Calcul Embarqué

Master Recherche (M2) Recherche opérationnelle / Optimisation combinatoire

01-10-2019

SL-DRT-20-0836

lilia.zaourar@cea.fr

Les Chevaux de Troie Matériels (CTM) sont des blocs malicieux insérés dans les Systèmes sur Puce (SoC) à l'insu du concepteur. Un SoC contaminé représente une menace sérieuse puisqu'il peut avoir un comportement non désiré allant de la fuite d'informations confidentielles au déni de service. Des méthodes de conception existent pour contrer ces CTMs, mais elles modifient l'architecture du SoC avec un impact important sur ses caractéristiques et performances. Le projet ANR MOOSIC (Multi-Objective Optimised Synthesis to Improve Cybersecurity) propose de prendre en compte la lutte contre les CTMs au même titre que les autres caractéristiques lors de la conception, afin d'obtenir un bon compromis entre la sécurité et les performances. Pour cela, il est envisagé tout d'abord d'établir et d'évaluer des propriétés de sécurité, puis de les intégrer dans l'étape de synthèse au moyen de techniques d'optimisation multi-objectif. Le SoC ainsi conçu permettra de lutter contre la cybercriminalité, sans surcoût important. Le candidat devra proposer une modélisation mathématique complète du problème qui prend en charge l'ensemble des contraintes et objectifs (sécurité, surface, fréquence, consommation). Il devra ensuite proposer des algorithmes d'optimisation pour résoudre efficacement le problème d'insertion des contres mesures sur les critères conventionnels (temps, surface, consommation). Enfin, une validation de la méthodologie sur des premiers exemples simples est envisagée. Le stage se déroulera au LIP6/Sorbonne Université à Paris et sera co-encadré avec le CEA LIST. Une poursuite en thèse est envisagée. Elle permettra d'approfondir la résolution du problème et d'effectuer des tests sur des exemples réels issus de partenaire industriel du projet

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Conception d'éléments de routage en optique guidée pour l'intégration d'un système de projection rétinienne

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques

master 2 optique et photonique

01-10-2020

SL-DRT-20-0837

christophe.martinez@cea.fr

Le CEA Tech Leti étudie depuis plusieurs années un concept innovant de projection rétinienne pour application dans le domaine des dispositifs optiques de Réalité Augmentée. Ce concept repose sur le développement de plusieurs technologies en pointe dans le domaine de l'optoélectronique : l'intégration des systèmes photoniques en optique guidée dans le visible et l'impression d'hologrammes digitaux. Le sujet de thèse que nous proposons vient en continuations de nos travaux sur la première technologie. En recouvrement d'une fin de thèse visant à développer les briques de base de la conception de réseaux de guides d'ondes, le nouveau sujet cherche à développer les éléments de liaison entre ces réseaux de guides et des sources externes (barrette de LED, de VCSEL, de sources laser). Le candidat devra développer des design de guides multiniveaux permettant de gérer les échanges d'information entre des sources et des guides de distribution spatiales très différentes. Il aura aussi à charge le suivi de la fabrication de ces guides en salle blanche, leur caractérisation et leur mise en ?uvre pratique tout en conduisant une étude de l'état de l'art constante sur ce sujet. La thèse devra s'achever par la conception et la réalisation d'un démonstrateur validant l'interaction des sources avec un hologramme digital.

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Construction systématique et interprétation de modèles de fuites électromagnétiques pour des processeurs embarqués

Département Systèmes (LETI)

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Bac +5 Microélectronique ou mathématique

01-10-2020

SL-DRT-20-0838

maxime.lecomte@cea.fr

Les attaques par canaux auxiliaires ou side-channel consistent à mesurer l'activité physique émise par un circuit (processeur, micro contrôleur ou accélérateurs cryptographique) dans le but d'en extraire des secrets. La consommation du circuit ou le champ électromagnétique émis sont les phénomènes les plus couramment exploités. Avec le développement de l'Internet des objets (IoT), de plus en plus de systèmes sont exposés à ces attaques. Malheureusement, intégrer des contremesures (logicielles ou matérielles) contre de telles attaques est extrêmement couteux. C'est pourquoi, il est essentiel d'avoir une idée précise des fuites side-channel aussi tôt que possible dans les phases de conception. D'une part pour cibler les contremesures sur les zones critiques et d'autre part pour avoir une vision réaliste des fuites dans le but d'automatiser l'application de contremesures. Cette thèse porte sur l'exploration des modèles de fuites électromagnétiques et des différentes manières de les interpréter. L'objectif général de ces travaux est de modéliser les fuites d'un processeur à partir de son état à différents niveaux d'abstractions : Register Transfert Level (RTL), micro-architecture ou encore au niveau simulateur de jeu d'instruction (ISS). Le laboratoire LSOSP du CEA-LETI où se déroulera la thèse a une forte expérience sur les mesures physiques et déjà effectué des recherches préliminaires sur le sujet. Le candidat partira donc de ces résultats et sera amené à effectuer des mesures physiques sur circuit et à manipuler différent modèles logiques afin d'en créer un modèle de fuite précis.

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Amélioration du procédé d'assemblage par Soudage Diffusion pour la réalisation de réacteurs échangeurs de grandes dimensions : identification des défauts critiques de soudage et modélisation de leur cinétique de fermeture

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Conception et Assemblages

Master 2 Sciences des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0841

isabelle.moro@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d'économie de matériaux (.pdf)

Le procédé d'assemblage par soudage diffusion à l'état solide est utilisé depuis de nombreuses années pour la fabrication de composants destinés notamment à la réalisation d'échanges thermiques. Concrètement, ils sont constitués de plaques usinées, empilées, puis mises sous vide dans un conteneur. Ce dernier est introduit dans une enceinte de Compression Isostatique à Chaud (CIC) qui, par l'application simultanée d'une haute pression et d'une haute température, permet l'assemblage des plaques entre elles par diffusion atomique. Les objectifs principaux de la thèse sont d'une part l'amélioration du modèle permettant de décrire la cinétique de fermeture des pores aux interfaces de soudage, travail à la fois expérimental et numérique, et d'autre part la quantification de l'influence de différentes géométries et taux de pores résiduels sur la tenue mécanique de ces mêmes interfaces. Ceci devra permettre au final de définir des cycles de CIC qualifiés de « dégradés », c'est à dire qu'ils permettent d'assurer un minimum de déformation macroscopique de l'échangeur lors de son assemblage par CIC, quitte à accepter des défauts de soudage de type pores résiduels aux interfaces. Toutefois, le travail aura permis de distinguer les défauts admissibles de ceux qui ne le sont pas, et via la modélisation de prédire leur fréquence, leurs géométries exactes et leurs localisations préférentielles. Cette thèse présente donc à la fois des aspects expérimentaux et numériques, et ce au service d'un enjeu technologique fort. Dans un premier temps, l'étude portera sur un matériau de référence de type 316L ayant déjà fait l'objet de nombreuses études préliminaires. Son comportement a déjà été étudié dans une gamme de température allant de l'ambiante à plus de 1000°C, et une loi de comportement adaptée ainsi que les paramètres associés ont été déterminés et validés. De nombreuses structures en matériau de type 316L ayant déjà été assemblées par CIC, un retour d'expérience important existe d'ores et déjà au sein du laboratoire concernant l'assemblage de ce type de matériau. Le travail à réaliser pendant la thèse consistera alors en la réalisation d'assemblages par CIC sur des tôles présentant différents types de défauts et de géométries variées, ces défauts ayant été soigneusement caractérisés. Un suivi de l'élimination progressive de ces défauts lors du soudage diffusion et la modélisation de ce processus via le modèle de Hill et Wallach permettra de mettre en lumière des manquements ou inadéquations des différents mécanismes constitutifs de ce même modèle, ce qui n'a jamais été réalisé jusque-là. Ces travaux donneront lieu à une amélioration du modèle de Hill et Wallach utilisé actuellement. Dans un second temps, nous chercherons à identifier la nocivité de différents défauts en fonction de leur géométrie, de leur fréquence et de leur localisation. Pour ce faire, des assemblages types seront réalisés puis testés. Il sera également nécessaire d'identifier le ou les essais mécaniques les plus pertinents, ce qui peut être également fonction de la localisation du défaut dans l'assemblage. Ainsi, un défaut situé dans une rive latérale d'un échangeur ne voit pas lors du fonctionnement de l'échangeur le même chargement thermo-mécanique qu'un défaut localisé dans un isthme. Ce travail permettra à terme de différencier dans un assemblage les défauts de soudage aux interfaces rédhibitoires, de ceux acceptables. Au final, ces deux axes de recherche permettront d'une part via la modélisation de prédire finement la géométrie des pores résiduels aux interfaces après assemblage par CIC, et d'autre part d'être capable de prédire si ces défauts après soudage diffusion sont critiques pour la structure ou pas. Il sera ainsi possible de définir, en termes d'évolution de la pression et de la température pendant l'assemblage par CIC, un cycle optimisé qui permettra à la fois la minimisation des déformations macroscopique de la structure, et l'obtention d'un soudage suffisant pour assurer le fonctionnement de l'échangeur.

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Etude et Amélioration de l'Etape de Formation des Accumulateurs Li-ion de nouvelle génération

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

Laboratoire Prototypage et Procédés Composants

Ingénieur ou master chimie, électrochimie ou génie des procédés

01-10-2020

SL-DRT-20-0843

yvan.reynier@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

La formation électrique des accumulateurs Li-ion est une étape peu étudiée dans les milieux universitaires, alors qu'elle représente 30% du cout de production de la cellule et conditionne ses performances (durée de vie, résistance?). La plupart des études restent empiriques [1-5] ou protégées par le secret industriel. L'objectif de la thèse est d'établir un lien direct entre les paramètres de l'étape de formation et les performances électrochimiques qui en découlent, à l'aide d'un protocole couplant mesures électrochimiques et caractérisation physico-chimiques. Au cours de sa formation l'étudiant mettra au point la méthodologie de suivi puis déterminera les paramètres les plus influents. Par la suite il appliquera ces résultats sur des accumulateurs représentatifs à l'aide de la méthodologie des plans d'expériences afin d'optimiser l'étape de formation.

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Détecteurs TéraHertz haute performance pour l'imagerie passive

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie thermique et THz

Mastere 2 en physique appliquée, physique des semiconducteurs, électromagnétisme

01-10-2020

SL-DRT-20-0845

abdelkader.aliane@cea.fr

La gamme de fréquence Térahertz (THz, 300 GHz-3 THz) suscite un intérêt grandissant dans de nombreux domaines d'applications (imagerie, spectrométrie, inspection et contrôle industriel, surveillance, instrumentation scientifique) en raison des propriétés de propagation à travers les matériaux non conducteurs, de la présence de fréquences de résonances caractéristiques de nombreuses molécules, de sa capacité à offrir une bonne résolution spatiale et de propriétés non-ionisantes. Le CEA-LETI possède une expertise reconnue au niveau mondial dans ce domaine et a développé plusieurs technologies de détecteurs et imageurs THz, refroidis ou à température ambiante, pour des applications d'imagerie. Depuis deux ans, une caméra THz utilisant un imageur développé et fabriqué au CEA-LETI est commercialisée par la société i2S. L'objectif de cette thèse sera l'étude et le développement d'une nouvelle technologie de détecteurs permettant une avancée significative en termes de sensibilité afin d'ouvrir le domaine de l'imagerie passive. Le doctorant sera intégré au sein d'une équipe comprenant l'ensemble des expertises et équipements nécessaires à ces travaux (études systèmes, conception et simulation, fabrication, caractérisation) et sera amené à aborder ces différentes activités afin de concevoir un nouveau détecteur de type bolomètre, d'en piloter la fabrication dans les salles blanches du CEA-LETI et de le caractériser.

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Prise en compte du risque de propagation de l'emballement thermique dans le développement des modules de batteries. Approche expérimentale et outil de modélisation tenant compte de la génération de gaz.

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

Laboratoire Analyse électrochimique et Post mortem

electrochimie, chimie, modèlisation

01-09-2020

SL-DRT-20-0846

remi.vincent@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

La thèse propose d'étudier la propagation de l'emballement thermique dans un module de batteries. Les différents modes de transfert thermique (rayonnement, conduction et convection) seront qualifiés et leurs impacts en fonction du design de module seront évalués. Par exemple, les parts d'énergie relarguées dans les gaz ou la cellule seront déterminées, ainsi que les probabilités de déchirure du godet et l'impact de la conductivité thermique des clinquants et des soudures. Cette étude sera abordée par la réalisation d'essais abusifs sur mini-module ainsi que par de une modélisation de type CFD (logiciel Start CCM+). Les deux approches s'alimenteront mutuellement afin d'obtenir un modèle prédictif d'emballement. La première étape consistera à valider que la simulation reproduit bien les phénomènes prépondérants pour, dans un deuxième temps, proposer des optimisations qui seront validées à leur tour par l'expérience. De ce fait, la thèse proposera en plus d'une évaluation fine des paramètres moteurs dans la propagation de l'emballement thermique, des designs de modules innovants avec des solutions de mitigation spécialement adaptées en fonction des cellules et de l'application visée.

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Compréhension des phénomènes de noyage dans les PEMFC à mini-canaux

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

Laboratoire Système Pemfc

Génie des procédés, mécanique des fluides, électrochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0847

jean-philippe.poirot@cea.fr

La pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est aujourd'hui considérée comme une solution pertinente pour une production d'énergie électrique décarbonée, aussi bien pour des applications transport que stationnaire. La gestion des fluides à l'intérieur de ces piles a un impact important sur leur performance et leur durabilité. Les phénomènes de noyage dus à l'accumulation d'eau liquide sont bien connus pour nuire au fonctionnement des piles, provoquant des chutes de performance et des dégradations pouvant être irréversibles. Avec l'utilisation de canaux de plus en plus fins dans des piles toujours plus compactes, ces phénomènes deviennent de plus en plus fréquents. L'objectif de cette thèse est de progresser dans la compréhension du noyage dans les PEMFC. Les travaux consisteront à analyser le lien entre les conditions de fonctionnement, le design des canaux et les matériaux utilisés dans les c?urs de pile. Ils s'appuieront d'une part sur de nombreux résultats expérimentaux, dont certains incluent des images de neutronographie, et d'autre part sur des modèles multi-physiques à différentes échelles. Ceci permettra de coupler une approche locale, à l'échelle d'une fraction de la longueur d'un canal, et une approche globale à l'échelle de la cellule complète.

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Développement et caractérisation d'un nouveau procédé d'interconnexion de composants électroniques hautes performances par frittage de nanoparticules

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Packaging et 3D

Master 2 ou école d'ingénieur sciences des matériaux

01-10-2019

SL-DRT-20-0848

jcsouriau@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Les composants électroniques sont de plus en plus performants. Le packaging doit alors s'adapter pour ne pas être le facteur limitant. L'ensemble des études actuelles visent à améliorer les performances des modules tout en tenant compte du contexte environnemental qui vise à limiter l'utilisation de substances nocives pour l'homme et l'environnement. Le frittage, notamment à base d'argent, se démarque aujourd'hui pour l'intégration de puces semi-conductrices sur des substrats. Il a en effet d'excellentes performances thermiques et électriques (l'argent est le meilleur conducteur parmi tous les métaux), et est parfaitement stable en température (le procédé de frittage est réalisé en dessous de 300°C, mais supporte ensuite des températures de plus de 900°C). De plus, le joint fritté est exempt de substances nocives, puisqu'il ne contient que de l'argent. Aujourd'hui, l'électronique de puissance est l'application principale qui pousse les développements de l'interconnexion par frittage, avec une utilisation pour les véhicules électriques ou hybrides, pour l'aéronautique, etc. Les LED se tournent aussi vers le frittage (éclairage automobile notamment). La miniaturisation des microsystèmes fait émerger de nouveaux défis, tels que le développement de procédés d'assemblage adaptés au frittage. L'objectif de la thèse sera de développer un procédé de frittage d'une puce semi-conducteur en contact direct (Flip-Chip) sur un substrat d'accueil avec des plots de diamètre inférieur à 300µm. Le procédé sera testé et caractérisé sur un véhicule de test conçu dans le cadre de cette étude.

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Méthodologie de synthèse de préhenseurs orientée tâche pour la manipulation robotique ? application à la réalisation de préhenseurs plurigitaux à articulations flexibles

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire d'Architecture des Systèmes Robotiques

Master 2 Robotique, Mécanique, Optimisation, Fabrication

01-09-2020

SL-DRT-20-0852

florian.gosselin@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Les robots prennent une part de plus en plus visible dans notre environnement, avec des applications allant de la cueillette des fruits et légumes au packaging agroalimentaire en passant par les interactions hommes-robots. Toutes ces applications nécessitent la saisie et la manipulation efficace de nombreux objets. Différentes approches ont été proposées dans la littérature pour répondre à ce besoin, allant de pinces à deux mors très efficaces pour la saisie d'objets spécifiques mais dont l'usage ne peut être étendu ni à des objets très différents ni à la manipulation fine de ces objets, à des préhenseurs pluridigitaux amenant une meilleure stabilité de prise et une reconfiguration possible du système pour saisir une plus grande variété d'objets. La complexité mécanique et la difficulté à commander de tels systèmes cantonnent cependant encore aujourd'hui leur usage à des tâches de préhension et freinent leur diffusion dans l'industrie et dans la robotique de service. Le sujet proposé vise à résoudre ces limitations en combinant d'une part des technologies innovantes tirant profit des dernières avancées en matière de structures flexibles et d'impression 3D, de capteurs et actionneurs distribués, et d'autre part des techniques de synthèse de mécanisme orientée par la tâche, pour développer une méthodologie de synthèse préliminaire et orientée « tâche » de mécanismes dédiés à la préhension versatile et à la manipulation dextre. Cette méthodologie de synthèse sera exploitée avantageusement pour proposer la réalisation et la commande de préhenseurs aux structures innovantes et adaptatives permettant, par le jeu de la conception mécanique du système, la conformation automatique de la configuration ou de la forme des doigts à l'objet pour la préhension et des mouvements internes à la main d'amplitudes suffisantes pour la manipulation. Ces travaux seront validés expérimentalement sur un ou plusieurs démonstrateurs.

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Conception d'un imageur intelligent en technologie d'intégration 3D embarquant des fonctions de traitement par réseau de neurones

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Adéquation Algorithmes Architecture

master recherche systèmes embarqués

01-10-2020

SL-DRT-20-0855

stephane.chevobbe@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

La technologie d'intégration 3D permet d'envisager sérieusement la réalisation de capteurs d'images par empilement de couches successives et ainsi proposer des imageurs intelligents couplant une couche capteur à des éléments de calcul complexe. Par ailleurs, l'avènement des réseaux de neurones profond a permis de faire des gains en performances très importants, notamment dans le domaine du traitement d'image. Un grand nombre de recherches tentent de proposer des architectures embarquées efficaces pour l'exécution de réseaux de neurones. Dans ce contexte la réalisation des fonctions de calcul permettant l'exécution de réseaux de neurones au sein d'un imageur intelligent est une voie de recherche particulièrement prometteuse. Dans cette proposition de thèse nous souhaitons étudier d'un point de vue architectural l'apport des technologies d'intégration 3D dans un imageur intelligent intégrant des fonctions de traitements par réseaux de neurones. Dans cette proposition de thèse nous souhaitons étudier d'un point de vue architectural l'apport des technologies d'intégration 3D dans un imageur intelligent intégrant des fonctions de traitement par réseaux de neurones. Nous focaliserons cette étude principalement sur les réseaux de neurones profonds, cependant d'autres types de réseaux de neurones pourront être évalués. La contribution architecturale attendue de cette thèse est l'étude et la conception d'une architecture de calcul efficace et basse consommation répondant aux fortes contraintes imposées par les réseaux de neurones profonds, à savoir le besoin d'une grande puissance de calcul très régulière et le très grand besoin en mémoire

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Diodes verticales suspendues pour la détection LWIR

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie thermique et THz

Physique du semiconducteur, physique des matériaux, microélectronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0856

patrick.leduc@cea.fr

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. Ces dernières années, la miniaturisation des technologies de microbolomètres a permis d'atteindre des tailles de pixels de 12µm et s'est accompagnée d'une réduction du cout de fabrication. Cependant la technologie actuelle atteint ses limites et permet difficilement de réduire la taille du pixel. L'objet de la thèse est l'étude d'une technologie en rupture pour la fabrication des microbolomètres. Contrairement aux filières classiques, qui utilisent des thermsistors pour la transduction thermique, on se propose d'évaluer une filière originale à base de diodes verticales suspendues. Le sujet portera sur la caractérisation et la modélisation des performances d'un tel dispositif.

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Matériaux pour le stockage de l'hydrogène à base de borohydrures complexes: Synthèse et régénération pour une écononomie verte

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

"stockage électrochimique d'énergie pour les batteries

01-09-2020

SL-DRT-20-0860

philippe.capron@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

L'hydrogène est considéré comme le vecteur énergétique de demain. Néanmoins outre le fait que la filière de production et distribution ne soient pas encore opérationnelle, il réside de vrais verrous scientifiques, technologiques et économiques au niveau de son stockage pour les applications mobiles ou stationnaires. Bien qu'il existe actuellement des solutions de stockage sous forme comprimée ou chimisorbée dans les hydrures métalliques, les performances et les coûts associés de ces solutions ne remplissent que très partiellement les spécifications des diverses applications. Les borohydrures complaxes à base de métaux et d'ammoniac se sont révélés très prometteurs en tant que moyen de stockage d'hydrogène chimique de nouvelle génération à plus grande capacité. Le CEA/LITEN a mis au point plusieurs systèmes M-B-N-H offrant une capacité d'hydrogène pratique supérieure à 10% en poids, à une température inférieure à 250 °C. Notre nouvelle approche de synthèse évolutive a permis une compréhension approfondie du processus de déshydrogénation. Le défi restant réside dans le développement de voies de réhydrogénation chimique des produits de réaction (nitrure de bore partiellement hydrogéné) avec un rendement élevé. Sur la base d'études préliminaires, le projet de thèse proposé se concentrera sur la digestion assistée par micro-ondes du nitrure de bore avec de l'acide chlorhydrique anhydre, suivie du processus d'hydrodéchloration activé via un mélange catalyseur-solvant. Les produits obtenus à base de diborane et d'ammoniac peuvent devenir des précurseurs de synthèse permettant une recyclabilité totale. D'autre part, le développement et l'optimisation de ces procédés de réhydrogénation nécessiteront des analyses chimiques et structurelles afin de comprendre et d'améliorer le rôle du mélange catalyseur d'hydrogénation-solvant. Dans ce contexte, des expériences in-operando utilisant de grands instruments seront menées en collaboration avec l'INAC.

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Apprentissage à partir de peu d'exemples et adaptation au domaine pour l'extraction d'information

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire Analyse Sémantique Textes et Images

diplôme d'ingénieur en informatique ou master 2 en Informatique

01-10-2020

SL-DRT-20-0862

romaric.besancon@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

L'extraction automatique d'information à partir de textes est une tâche indispensable pour des applications de traitements de données textuelles à grande échelle. Le développement de systèmes d'extraction d'information spécifiques à un domaine reste néanmoins très coûteux, que ce soit en termes de spécifications détaillées des informations à extraire ou d'annotation d'une quantité suffisante de données pour entraîner des modèles d'apprentissage. Cette thèse s'inscrit dans un objectif de réduction du coût d'adaptation d'un système d'extraction d'information à un domaine spécifique. L'approche envisagée s'appuie sur deux axes: (1) la mise au point d'un modèle d'extraction d'information générique, indépendant du domaine, en s'appuyant sur l'amélioration de la généralité de cadres événementiels génériques par l'utilisation de plongements de mots (word embeddings) de type BERT ou ELMO et (2) l'étude des méthodes d'adaptation de ce modèle générique à un domaine particulier en exploitant peu d'exemples annotés, par exemple par supervision distante, par apprentissage actif ou en exploitant des techniques d'apprentissage par transfert.

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Optimisation du recyclage des matériaux de cathode pour batteries lithium-ions par procédés hydrométallurgiques : étude de la réactivité des oxydes de métaux de transition vis-à-vis des liquides ioniques.

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Nanocaractérisation et Nanosécurité

SL-DRT-20-0863

anass.benayad@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

L'électrification croissante du parc automobile ainsi que le besoin d'augmenter notre capacité à stocker les sources d'énergie intermittentes engendre une forte croissance de la demande en batteries Li-ion. La production est non seulement coûteuse en énergie mais polluante, ce qui impose leur recyclage. En effet pris séparément, les composants peuvent être réutilisés dans de nouvelles batteries, réduisant ainsi la dépendance à l'importation de ces métaux considérés comme critiques et stratégiques par l'union européenne. Leur traitement est impératif pour le développement massif du véhicule électrique en France et en Europe. La fin de vie des batteries Li-ion représente une problématique industrielle majeure sur l'ensemble de la chaîne de recyclage. Le recyclage des batteries, de composition complexe (polymère, métaux ou plastiques), constitue un défi technologique et environnemental. Les procédés hydrométallurgiques offre de meilleurs perspective pour réduire les coûts énergétiques vis-à-vis des traitements de ce type de déchets et répondre à la demande mondiale en précurseurs de hautes puretés destinée à la synthèse de nouveaux matériaux d'électrode. Toutefois, de nombreuses briques technologiques des procédés de recyclage doivent être développées pour répondre aux enjeux économiques et environnementaux du recyclage des batteries. L'utilisation des liquides ioniques, présente une alternative pour leur utilisation dans diverses briques du procédé afin de réduire les risques associés aux solvants conventionnels. En raison de leur faible tension de vapeur saturante, ils sont ininflammables et non-volatiles, réduisant les risques liés aux milieux conventionnels (aqueux et organiques). Cependant, la réactivité des matériaux constituants les accumulateurs Li-ion (les matériaux de cathode à base d'oxydes de métaux de transition, les spectateurs, les collecteurs, etc.) vis-à-vis des liquides ioniques reste peu étudiée. Cette thèse a pour but d'étudier la réactivité des matériaux d'anode et de cathode à base de métaux d'oxyde de transition vis-à-vis des solvants à base de liquides ioniques en couplant caractérisation physico-chimique et électrochimique en mode post-mortem et operando. Ce couplage permettra de d'apporter des solutions pour l'extraction des métaux de transition pour les réintégrer dans de nouvelles applications pour le stockage de l'énergie. Le candidat ou la candidate, doit être titulaire d'un master recherche (M2) ou d'un diplôme d'ingénieur en science des matériaux, physique ou équivalent. Il ou elle doit être motivé pour travailler dans une équipe pluridisciplinaire. Le candidat sera accueilli dans les laboratoires du L2N et L2EV du DTNM pour mener ses travaux de stage.

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Gestion réseau avancée pour le contrôle du redéploiement temps-réel d'une infrastructure réseau mobile sous contraintes de performance des flux de données

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire Systèmes Communiquants

BAC+5 : Master ou Ingénieur télécom, réseaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0865

Michael.Boc@cea.fr

Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes (.pdf)

La digitalisation des industries s'accompagne généralement de problématiques d'apport d'infrastructures de communication sans-fil haut-débit directement sur les chantiers et sites de production. Toutefois, ce type de déploiement est aujourd'hui rendu extrêmement difficile par les contraintes qu'imposent ces environnements. Pour répondre à ces contraintes, nous nous intéressons dans le cadre de cette thèse à accroitre les capacités de reconfiguration en temps-réel de l'infrastructure sans-fil en considérant une gestion orientée SDN du réseau. Cette gestion doit permettre de gérer la mobilité de l'infrastructure comme un degré de liberté supplémentaire ? tel un paramètre modifiable - afin d'assurer/améliorer les performances des flux de données. Cette capacité devrait apporter deux avantages clés : 1) d'une part ne plus avoir à recourir à une phase de planification de déploiement longue et coûteuse et 2) d'autre part être capable de mettre en place de nouvelles stratégies de reconfiguration plus fines du réseau permettant d'accroitre son niveau de performance global à tout moment. La mobilité de l'infrastructure pourrait être apportée par des robots mobiles pilotables à travers un protocole SDN et portant certains des équipements du réseau. Dans le cas d'une opération de démantèlement nucléaire par exemple, nous pourrions considérer l'infrastructure comme étant composée d'une flotte de robots mobiles (terrestres ou aériens) dont la mobilité serait pilotée par un système SDN de gestion de réseau afin d'assurer la connectivité et les performances de robots de démantèlement pilotés à distance par des téléopérateurs. L'objectif du travail de thèse proposé consiste à définir un système de gestion réseau avancée et centralisée pour le contrôle du redéploiement temps-réel d'une infrastructure réseau mobile sous contraintes de performance des flux de données. Ce système devra être capable 1) d'identifier quand un changement topologique devient pertinent au regard des types de problèmes de performance des flux de données et des limites des solutions existantes d'optimisation réseau, 2) de définir et de piloter le redéploiement de l'infrastructure pour améliorer les performances de ces flux de données.

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Modélisation de la torréfaction de ressources carbonées en four pilote à partir de données mesurées à petite échelle en laboratoire

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire de Conversion de ressources Carbonées par voie Sèche

Master 2 génie des procédés

01-10-2020

SL-DRT-20-0866

Muriel.Marchand@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

La torréfaction est un prétraitement thermique appliqué à la biomasse en vue de sa valorisation énergétique, réalisé sous gaz neutre pendant plusieurs dizaines de minutes, à des températures comprises entre 200 et 300°C. Le solide traité a des propriétés qui s'approchent de celles du charbon (fossile), le rendant valorisable dans les mêmes installations industrielles que ce dernier. Notamment, le procédé permet de concentrer le carbone dans le solide, augmentant ainsi l'intérêt de sa conversion thermochimique pour contribuer à la fermeture du cycle du carbone. La plate-forme biomasse du CEA Grenoble a été équipée d'un four de torréfaction à échelle pilote (capacité : 150kg/h de bois). Les résultats obtenus dans ce four pilote sont toujours en décalage avec les données mesurées en laboratoire. Cela pose la question de la validité du changement d'échelle pour ce procédé. L'objectif de cette thèse est d'améliorer l'extrapolation à l'échelle pilote les données mesurées avec des équipements analytiques de petite taille. Pour ce faire, on s'appuiera notamment sur les résultats des thèses successives menées au sein du laboratoire, qui ont abouti à un modèle représentant les différentes transformations chimiques de la biomasse au cours de la torréfaction. La validation de cette approche nécessitera un important travail expérimental, avec des mesures en laboratoire ainsi que la participation à des campagnes d'essais de torréfaction en pilote.

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Techniques de codage optimisés pour la conception d'accélérateurs matériels de réseaux de neurones profonds

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Adéquation Algorithmes Architecture

Diplôme ing./M2 avec notions de machine learning

01-09-2020

SL-DRT-20-0869

johannes.thiele@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Les approches par réseaux de neurones artificiels ont permis une amélioration importante des performances dans de nombreux domaines tels que la classification, la segmentation, etc. L'efficacité de cette approche n'étant plus à démontrer le nombre d'applications envisagées est en pleine croissance. Cependant, du à leurs complexités calculatoires et à leur besoin mémoire, ces réseaux sont difficilement portable dans des applications embarquées faible puissance. Pour améliorer le portage sur plateforme embarqué, de nombreux travaux de recherche ont abouti sur différentes techniques permettant de réduire l'empreinte mémoire et calculatoires d'un réseau de neurones artificiels: Réduction de nombre de paramètre, quantification numérique, etc. Cette thèse veut pousser plus loin l'optimisation des réseaux en travaillant sur le codage de l'information. Cette thèse propose d'explorer une nouvelle méthode en travaillant directement sur la manière de coder l'information au sein du réseau de neurones. Cette méthode de codage aurait pour finalité d'unifier deux modèles de codage existant: modèle vectoriel et modèle impulsionnel, tout en gardent en perspective d'une implémentation matériel.

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Vers des algorithmes post-quantiques efficaces. Exploration de la cyber-sécurité embarquée

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire composants logiciels pour la Sûreté et la Sécurité des Systèmes

Master Cryptographie / Mathématique appliquées

01-09-2020

SL-DRT-20-0870

malika.izabachene@cea.fr

Plusieurs formes d'attaques sur les sytèmes cyrptographiques utilisés imposent d'augmenter la taille des clés des shémas actuels. Aussi, la menace de l'ordinateur quantique bien que controversée conduit à d'autres formes d'attaques puisssantes avec une menace critique pour certains sytsèmes en particulier les sytsèmes asymétriques comme RSA. Ce constat a amené la communauté en Cryptographie à s'intéresser à de nouveaux schémas post-quantiques, résistants à l'ordinateur quantique. En 2016, le NIST, l'organisme de standardisation américain a lancé un appel pour définir de nouveaux standards post-quantiques comme alternative aux schémas actuels. Actuellement, la phase de second tour est lancée et il y aura un troisième aux alentours de mi-2020. Dans cette thèse, nous adresserons la possibilité d'implémenter des algorithmes post-quantiques dans des environnements différents i.e avec des ressources contraintes en mémoire, bénéficiant d'une faible puissance en ressource de calcul, avec une vitesse de fonctionnement plus faible par exemple.   Ceci nous amènera entres autres à considérer des implémentations à temps constants afin de se prémunir des attaques temporelles qui exploitent le temps que met certaines opérations à être effectuées pour exhiber des faiblesses de sécurité. Notre étude s'appuiera sur les soumissions NIST mais aussi sur d'autres variantes d'algorithmes proposés en dehors de l'appel afin de sélectionner les briques élémentaires les plus adaptées pour la (ou les contraintes) que nous considèrerons; L'un de nos objectifs sera de rester les plus fidèlement proche de modèles d'attaques réalistes mais robustes.

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Développement et compréhension des mécanismes d'action des traitements de surface pour la protection des matériaux d'électrodes

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

Laboratoire Matériaux

Master 2 Scineces des matériaux, chimie

01-09-2020

SL-DRT-20-0873

david.peralta@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Les futures générations de batteries Li-ion devront procurer une grande autonomie aux futurs véhicules électriques et par conséquent intégrer des matériaux d'électrodes permettant d'obtenir des cellules à très fortes énergies. Les performances électrochimiques des matériaux sont repoussés à leurs limites théoriques et souffre d'une perte de stabilité en fonctionnement dans ces conditions. Dans le cas de batterie utilisant des électrolytes liquides et de façon encore plus critique avec des électrolytes solides, la stabilité (électro-)chimique de l'interface matériau actif/électrolyte joue un rôle primordial du point de vue des performances et de leur durée de vie mais a également une influence lors de leur mise en ?uvre utilisant les procédés envisagées pour la fabrication de batteries tout solide. Une stratégie d'amélioration consiste à traiter la surface des matériaux d'électrode afin de limiter leurs réactivités vis-à-vis des électrolytes. De nombreux traitements de surfaces ont été reportés dans la littérature (AlF3, Al2O3, MgO, MnO2?) et ont démontré qu'une couche de passivation de seulement quelques nanomètres peut considérablement limiter les réactions parasites augmentant ainsi la durée de vie (ex : Al2O3) et/ou améliorer durablement les propriétés des interfaces (i.e la conductivité ionique) pour de meilleures performances en puissance (AlF3). Malgré le nombre important de publications vantant les bénéfices de ces traitements, peu de travaux traitent de la compréhension des phénomènes induits par la modification de cette interface. La thèse aura pour but de répondre aux questions suivantes : (1) pourquoi le traitement de surface améliore les performances et (2) comment un traitement de surface peut limiter les réactions parasites entre le matériau de cathode et l'électrolyte (solide ou liquide). L'étudiant sélectionné travaillera au sein du LM (laboratoire des matériaux pour les batteries) qui est en charge de la synthèse et caractérisation des matériaux de batterie. Le doctorant travaillera sur deux aspects : la modification des interfaces par traitement de surface et sur la caractérisation physico-chimique des composés synthétisés. Pour ce sujet, nous recherchons un étudiant en fin de master ou en dernière année d'école d'ingénieur. Le candidat devra être obligatoirement spécialisé en chimie des matériaux (synthèse ou caractérisation).

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Etude du collage SAB pour l'élaboration d'hétérostructure

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Master Recherche électronique , microélectronique

01-10-2020

SL-DRT-20-0874

frank.fournel@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Le sujet porte sur l'étude des collages fait par activation ionique sous ultra-vide (SAB). Le but est de revisiter les mécanisme du collage direct à la lumière de cette technique est utilisant nous moyen de caractérisation qui nous ont permis d'établir nos mécanisme pour le collage direct hydrophile. L'impact d'un collage très important dès la température ambiante pourrait apporter un éclairage très intéressant à nos mécanisme et à celui de Smart Cut. En parallèle, la fabrication d'hétérostructure par SAB sera regardé avec la capacité de fabriquer des films contrainte de Germanium ou de silicium par exemple.

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Dispositifs intégrés SiNSOI à perte ultra-faibles pour QKD à haut débit par multiplexage en longueur d'onde

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Intégration Photonique sur Silicium

Master 2 microélectronique, optique

01-10-2020

SL-DRT-20-0877

corrado.sciancalepore@cea.fr

Les principales activités de cette proposition de thèse consisteront à réaliser des structures photoniques au silicium pour l'amélioration des protocoles de distribution de clés quantiques (QKD). Les objectifs finaux aborderont les deux principales stratégies actuellement utilisées pour le QKD, le QKD par decoy states et le QKD basé sur l'intrication. Des dispositifs photoniques au silicium à très faible perte seront utilisés pour obtenir des fonctionnalités qui seraient impossibles ou trop encombrantes en taille à l'aide de configurations non intégrées et pour la fiabilité du fonctionnement du système qui découle de l'intégration visée. L'intrication est une ressource fondamentale dans l'information quantique et à la base des protocoles les plus exigeants, y compris la cryptographie quantique. A température ambiante, les sources intégrées de silicium de paires de photons intriqués sont extrêmement importantes pour l'adoption généralisée de la communication quantique, mais malgré de nombreuses démonstrations au cours des dix dernières années, il manque toujours une source complète de "clés en main" en silicium de paires de photons intriqués. Dans ce deuxième objectif, nous démontrerons une telle source en intégrant une pompe laser, une source de paires de photons et des étages de filtrage et de démultiplexage sur la même puce.

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Simulation mécanique des assemblages PEMFC

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

Laboratoire Composants Pemfc

master2 ou ingénieur

01-09-2020

SL-DRT-20-0882

jean-francois.blachot@cea.fr

Le but de la thèse sera de participer au développement de "la simulation mécanique dans les empilements de Piles à Combustible", thématique récente qui suscite un fort intérêt dans le laboratoire. En effet, les recherches de ces dernières années se sont principalement intéressées au développement de composants d'une part plus robustes: catalyseurs plus stables et membranes renforcées par exemple, et d'autre part plus fins pour lesquels le contrôle de l'assemblage devient critique. Les premières études faites à l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics, facilitant le lien avec les aspects multiphysiques, confirment la pertinence du développement de cette thématique. Le doctorant devra s'impliquer dans cette démarche, allant de la simulation fine de matériaux ayant des comportements non linéaires complexes à l'utilisation des méthodes d'homogénéisation pour passer des simulations locales à l'échelle d'un empilement de plusieurs cellules élémentaires (stack). Le candidat devra aussi être capable de maitriser les mesures expérimentales nécessaires à la validation de ces calculs.

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Détection et localisation de défauts dans un câble multiconducteur

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Théorie et traitement de signal, Electromagnétique, Modélisation, Hyperfréquence, Mathématiques appliquées.

01-09-2019

SL-DRT-20-0890

moussa.kafal@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Le bon fonctionnement d'un réseau de distribution dépend de la capacité à détecter rapidement l'apparition de défauts, tels que décharges, court circuits ou encore la pénétration d'humidité dans les câbles. Si la nature de ces défauts dépend du contexte applicatif, les techniques utilisées pour les détecter reposent essentiellement sur la capacité à solliciter un câble avec des signaux de test, et à monitorer l'apparition de signaux de réponse qui témoigneraient de l'existence d'une modification dans les câbles. Alors que cette approche est claire dans le cas de câbles standards constitués de deux conducteurs, le cas des câbles multiconducteur reste plus complexe à traiter. En effet, appliquer des signaux de test à une paire de conducteurs entraîne typiquement une excitation parasite de conducteurs proches, à cause du couplage électromagnétique qui les relie. Ce phénomène peut considérablement complexifier l'interprétation des résultats d'un test, en créant une ambiguïté dans l'identification du conducteur défaillant, car plusieurs conducteurs peuvent se coupler à ceux effectivement sous test. Dans cette thèse, le couplage sera au contraire considéré comme une opportunité, car il permet de sonder un nombre plus important de conducteurs en même temps. L'ambigüité intrinsèque à une telle proposition peut être levée en répétant les tests sur plusieurs paires de conducteurs. Il apparaît alors intéressant de définir des stratégie de choix optimal des conducteurs à tester afin de couvrir le plus large nombre de conducteurs voisins, sans pour autant tester toutes les combinaisons possibles. Dans ce sens, cette proposition se veut parcimonieuse, introduisant la notion de surface efficace de test couverte à partir d'une paire de conducteurs. Une stratégie de décision prometteuse pour l'identification d'un conducteur défaillant est offerte par les approches basées sur les arbres et graphes de classification Bayésiens. Ces outils permettent de croiser les informations obtenus afin d'identifier une modèle explicatif, ici le conducteur défaillant. Parmi les avantages de cette approche nous pouvons compter leur capacité à intégrer des informations qualitatives, comme la typologie du défaut, et le fait de fournir un résultat formulé en termes de probabilités associées à chaque scénario possible, ce qui permet de nuancer l'interprétation des résultats et d'en évaluer la fiabilité, contrairement aux méthodes purement numériques. Il sera alors nécessaire de procéder à un travail préparatoire, permettant d'évaluer la probabilité à priori d'observer des signaux parasites à partir d'un défaut sur un conducteur voisin. Ce travail se basera sur l'étude de la théorie des lignes et fournira le lien entre les aspects physiques de la propagation multiconducteur et les observables considérées pendant les tests.

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Etude de stratégies du pronostic embarqué dans les réseaux filaires basé sur les réseaux de neurones temporels

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Bac+5 ou Master de recherche Domaine: ? Traitement du signal/Télécommunications.

01-09-2020

SL-DRT-20-0891

wafa.benhassen@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Quelques soit leurs domaines d'application, les câbles sont très souvent victimes de leur environnement d'opération. Ils font souvent face à des conditions agressives telles que la vibration mécanique, le stress thermique, la pénétration de l'humidité, etc. Ces conditions favorisent l'apparition de défauts plus ou moins graves allant d'une simple fissure dans la gaine à une coupure du câble causant ainsi un dysfonctionnement du système. Dans ce contexte, Le CEA LIST étudie des méthodes de diagnostic et pronostic des défauts dans les réseaux de câbles basés sur la méthode de la réflectométrie. L'idée est d'injecter un signal de test dans le câble. Chaque fois qu'il rencontre une discontinuité d'impédance (i.e. un défaut), une partie de son énergie est renvoyée vers le point d'injection. Le traitement du signal réfléchi permet par la suite de détecter et localiser ce défaut. Malgré la maturité de la réflectométrie à détecter un défaut dans un câble, elle ne permet ni de déterminer les causes de l'apparition d'un défaut naissant (i.e. endommagement du blindage, rayon de courbure, pincement, etc.) ni de prédire son évolution dans le futur. Les travaux de cette thèse visent à développer de nouvelles stratégies de pronostic de défauts dans les réseaux filaires. Pour cela, l'application des méthodes de Machine Learning telles que les réseaux de neurones artificiels (RNA) sur les données issues des capteurs de réflectométrie s'avère une solution prometteuse pour résoudre cette problématique. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux de ce thèse.

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Communications haut débit filaires et optiques à températures cryogéniques pour l'ordinateur quantique

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Silicium des Architectures Numériques

Master en microélectronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0892

yvain.thonnart@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

La promesse de l'ordinateur quantique universel robuste aux erreurs de relaxation et de phase des qubits pose un problème majeur de passage à l'échelle, avec des milliers voire des millions de qubits à contrôler et à mesurer pour réaliser les codes correcteurs d'erreur nécessaires. L'information à échanger entre les dispositifs quantiques à température cryogénique et les équipements d'instrumentation à température ambiante nécessite des débits pouvant dépasser 1 Terabit/s, à réaliser dans un budget de puissance restreint pour limiter l'auto-échauffement. Cette thèse a pour objectif de proposer et réaliser des architectures et circuits de communication à haut débit efficaces en énergie, en s'appuyant sur une transmission en fibre optique entre le cryostat et la température ambiante. Les innovations visées portent sur la conception de circuits cryo-électroniques CMOS utilisant la technologie FDSOI pour réaliser des fonctions de SerDes, récupération d'horloge et pilotes de modulateurs et récepteurs en photonique sur silicium fortement couplés aux dispositifs quantiques. Les travaux s'intégreront dans un objectif de développement d'une architecture d'accélérateur de calcul quantique à base de spins d'électrons dans le silicium, développée par une équipe pluridisciplinaire de physiciens, technologues, concepteurs en microélectronique et d'architectes et informaticiens.

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Etude et évaluation d'un dispositifs FD-SOI fonctionnalisé pour l'imagerie IR non refroidie

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie thermique et THz

Titulaire d'un diplome d'ingénieur ou de Master 2 en physique des semiconducteurs et dispositifs microélectroniques

01-10-2020

SL-DRT-20-0893

jyon@cea.fr

La technologie des détecteurs infrarouge (IR) non refroidis (microbolomètres) a ouvert le domaine de l'imagerie thermique à de nouvelles applications, aide à la conduite automobile, automatisme des bâtiments connectés, loisirs, smartphone. Ces nouvelles applications sont appelées à se développer rapidement pour s'ouvrir aux marchés de grand volume. Développée au CEA-LETI, cette technologie a été transférée à la société LYNRED (LYNRED, by SOFRADIR & ULIS, www.lynred.com) en charge de son industrialisation. Les nouveaux besoins exprimés exigent cependant que la technologie s'améliore par des développements en rupture, notamment pour réduire le pas du pixel jusqu'à 5µm, taille ultime fixée par la diffraction du rayonnement IR. C'est le cadre de cette thèse qui porte sur l'étude d'un micro-transducteur thermique MOS intégré sur film FD-SOI, dont on attend des performances en rupture au regard de la technologie actuelle à base de thermistors. Le travail de recherche couvre des études d'architecture d'un micro-capteur sur silicium, la réalisation d'un prototype sur la plateforme 200mm du Leti et le test des dispositifs réalisés. Il s'agit plus précisément d'imaginer et de réaliser un dispositif en rupture qui se démarque d'un classique MOS-FET élémentaire, par exemple sous la forme d'un détecteur actif combinant plusieurs composants élémentaires, voire d'un détecteur intelligent qui adapterait ses caractéristiques de détection de manière autonome. A l'issue des 3 ans, le doctorant aura débouché sur une évaluation approfondie d'un dispositif innovant pour l'imagerie IR non refroidie.

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Holographie digitale dans le Moyen-Infrarouge

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Capteurs Optiques

Master 2 optique, optronique, physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0900

mathieu.dupoy@cea.fr

Dans un contexte où les demandes d'outils d'analyses non-invasifs sont croissantes, les techniques optiques de détection et d'identification connaissent un succès grandissant. La spectrométrie infrarouge est une technique de référence pour déterminer la composition chimique d'un échantillon. Nous avons développé au laboratoire une technique d'imagerie multi-spectrale infrarouge permettant de donner une information spectrale résolue spatialement. L'information donnée est basée uniquement sur l'absorption de la lumière Mid-IR incidente. L'objectif de la thèse est d'explorer les potentialités de l'holographie digital Mid-IR afin d'obtenir des informations sur la phase de l'échantillon. La thèse visera à choisir la meilleure configuration optique d'interféromètre, puis de la mettre en ?uvre en optique conventionnelle. Après avoir traité les images et extrait l'information, un second travail sera de réaliser cette fonction sur un composant en optique intégré.

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