Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Design et intégration de filtres CEM actifs pour convertisseur de puissance

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

Laboratoire Electronique avancée, Energie et Puissance

Bac +5 électromagnétique, électrotechnique

01-10-2019

SL-DRT-19-0935

xavier.maynard@cea.fr

Les spécifications des convertisseurs de puissance pour les applications embarquées présentent des contraintes élevées (rendement, rapport poids/puissance, etc...) tout en respectant des contraintes CEM normatives. Un convertisseur peut être perturbé par ses propres émissions (auto-immunité) ou perturber son environnement, généralement en raison de courants de mode commun (CM). Les convertisseurs (même de faible puissance) peuvent également émettre de l'énergie électromagnétique à haute fréquence pouvant perturber les équipements à proximité (couplage en champ proche) ou les récepteurs radio (couplage en champ lointain). La manière classique de satisfaire aux exigences CEM est l'utilisation de techniques de blindage et de filtrage à base de composants passifs volumineux et lourds (inductances et condensateurs) qui dégradent la puissance spécifique du convertisseur. Les filtres CEM passifs représenteraient environ 20% du coût, du poids et du volume d'un convertisseur de puissance. Avec l'adoption de composants GaN permettant des fréquences de commutation de plus en plus élevées, les filtres CEM actifs apparaissent comme une alternative digne voir indispensable de l'approche classique basée sur un filtrage passif. Des atténuations similaires sont possibles avec une masse et un encombrement réduits. La thèse a pour but d'étudier les différents types de filtres CEM actifs avec : - La réalisation d'un état de l'art. - La réalisation d'un estimateur de bruit en mode commun (MC) et en mode différentiel (MD) des cellules de commutation et des transformateurs. - La simulation et comparaison des solutions les plus pertinentes (actives et passives). - Le mesure en CEM de filtres et convertisseur usuels. - La conception d'une maquette d'un filtre actif pour un convertisseur donné. - Le test de la maquette avec son convertisseur associé. Le doctorant devra posséder de solides connaissances en électronique analogique et numérique, en électronique de puissance ainsi que des connaissances de logiciels de simulation électronique (LTspice, Pspice, PSIM ou autres), de logiciels de routage (KiCad, Altium par exemples) et de programmation embarquée pour circuit numérique programmable (µC, DSP ou FPGA).

Développement d'un modulateur de phase transmissif (SLM) à base de Cristaux Liquides (LCD) pour des applications de réalité virtuelle et réalité augmentée (AR/VR)

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Composants Emissifs

optique et opto-électronique

01-11-2019

SL-DRT-19-0941

benoit.racine@cea.fr

De nos jours le domaine de l'affichage s'oriente de plus en plus vers des applications de type, casque à réalité augmentée (HMD) ou la vision à tête haute (ATH). Ces dispositifs utilisent généralement un micro-écran combiné à un système optique permettant la projection d'une image, préalablement calculée par un système informatique intégré, sur une surface précise dans le cas d'un ATH, ou directement sur l'?il dans le cas d'un HMD. Ces dispositifs doivent fournir une image avec une très haute résolution, le tout sur un angle de vue très large. Pour répondre à ces deux problématiques, l'optique nécessaire est couteuse et encombrante ce qui augmente la difficulté d'intégration pour un système mobile comme le casque. Pour résoudre ce problème une solution intermédiaire existe, il s'agit d'utiliser un système composé d'un SLM (modulation de phase) intégré à un système d'optique dite adaptative. En outre, le côté transmissif du SLM est impératif et seuls les micros-écrans LCD transmissifs, en agissant sur la phase et/ou la polarisation de la lumière, peuvent trouver une fonction de correcteur de front d'onde pour une optique adaptative. Parmi les projets d'optiques adaptatives, on trouve par exemple les objectifs compacts grand-champ et hautes résolutions, basées sur le concept de fonctionnement de l'?il (Fovéation), où seule la partie du champ utile est hautement définie en agissant sur la correction du front d'onde par l'intermédiaire du SLM intégré dans l'optique. Les précédents travaux ont montré que la réalisation d'un tel objet nécessité une technologie utilisant les briques de la micro-électronique complexes basées sur le report de CMOS sur substrat transparent pour obtenir des écrans transmissifs. La dernière étude théorique menée sur le sujet a montré que la configuration d'écran LCD dite IPS pour In-Plane Switching, pouvait être adaptée pour répondre à nos besoins. Cette configuration offre beaucoup d'avantage dont celui d'être plus facile à mettre en ?uvre. Le travail demandé s'inscrit dans un nouveau projet dans lequel la première phase consistera à simuler, avec un logiciel spécifique, l'évolution du cristal liquide selon les géométries de pixel et d'électrodes différentes et définir la géométrie optimale de la cellule de cristal liquide. On privilégiera, si possible, des structures où le cristal liquide ne twiste pas. A l'issue de cette étude, la seconde phase du projet comprendra la réalisation complète d'un écran avec une matrice passive tout en tenant compte du concept de cellule retenu. Enfin, pour mesurer les performances des cellules de test et du SLM final obtenu, le développement et la mise en place d'un banc d'optique et d'adressage pour les caractérisations électro-optiques sera également demandé.

Conception et réalisation de capteurs miniatures télé-alimentés sur support flexible

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Fiabilité des Composants

Physique des matériaux, semiconducteurs, MEMS

01-10-2019

SL-DRT-19-0959

alexandra.koumela@cea.fr

L'objectif de cette thèse est de développer un capteur télé-alimenté sur support flexible de type patch. En particulier, la mesure visée peut être est la pression, la température, l'accélération, la contrainte, le champ magnétique etc. La technologie M&NEMS développée par le CEA-LETI peut permettre répondre de répondre aux besoins de miniaturisation extrême, d'ultra-basse consommation, des hautes performances et de bas coût. Une étude sur les différents types de capteurs M&NEMS sera conduite afin d'identifier les plus pertinents pour les associer à une antenne RFID permettant d'alimenter le circuit mais également de transmettre des informations. L'intégration du capteur, de son antenne et son électronique sera réalisée sur support flexible à définir en fonction des applications et du degré de conformabilité. Ce travail s'appuiera sur les travaux du Département Systèmes (DSYS) du CEA LETI pour la partie design et conception de l'antenne ainsi que le laboratoire Packaging 3D (LP3D) pour la partie intégration et support flexible. La mise en ?uvre d'un nouveau principe d'actionnement basé sur la rétro-action thermo-piezorésistive sera aussi examinée.

Modélisation/caractérisation mécanique et triboélectrique du procédé de nanoimpression en interfaces souples

Département technologies silicium (LETI)

Laboratoire

Master 2 et écoles d'ingénieur Physique du solide, surface et interfaces

01-10-2019

SL-DRT-19-0977

hubert.teyssedre@cea.fr

Les moules souples utilisés en lithographie par nanoimpression permettent de réduire l'impact d'une particule sur la défectivité d'une étape de patterning : sa souplesse permet d'épouser la forme des défauts sans impacter les structures environnantes. Cette souplesse est aujourd'hui obtenue en utilisant des matériaux polymères mono-matériau ou composites qui ont la capacité de reproduire des motifs ayant des dimensions critiques de quelques dizaines de nanomètres. Les technologies les plus récentes de matériaux permettent de passer d'un état visqueux (et donc capable de s'écouler dans des nanostructures) à température ambiante à un état de solide élastique par photo-polymérisation à 365 nm avec des propriétés antiadhésives nécessaires au bon fonctionnement du procédé. Cet état élastique est fondamental pour les performances de réplications : le matériaux doit avoir suffisamment de rigidité pour ne pas flamber ou se déformer de façon irréversible lors du procédé, mais il doit avoir assez de souplesse pour pouvoir être démoulé de la résine à imprimer sans endommager les motifs créés dans cette dernière. Néanmoins l'utilisation de ces moules souples renforce l'apparition de charges électrostatiques lors de la séparation du moule et du substrat. Ces charges sont usuellement dissipées macroscopiquement grâce à des barres antistatiques ou jets d'air ionisés, mais elles peuvent persister sur l'extrême surface du moule souple et engendrer la déformation des structures. L'objectif de cette thèse est d'étudier via des mesures par AFM le comportement de ces interfaces.

Chaine de traitement analogique à base de spike pour la classification de signaux

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Ingénieur électronique, microélectronique, optoélectronique

01-09-2019

SL-DRT-19-0990

dominique.morche@cea.fr

L'expansion de l'internet des Objets repose sur notre capacité à développer des systèmes capables d'appréhender l'environnement qui nous entoure, tout en ayant une consommation ultra faible, compatible avec la récupération d'énergie. Pour y parvenir, une des solutions qui connait actuellement un essor considérable est l'utilisation de signaux acoustiques. Leur basse fréquence induit naturellement une consommation très réduite, leur faible cout facilite leur déploiement. Le potentiel applicatif est considérable : réveil par message vocaux (le célèbre « ok google », détection de chocs, de présence, localisation de sources, identification d'événement, surveillance et diagnostique d'équipements industriels, etc?). Afin de réaliser ces fonctions complexes de façon énergétiquement efficace, le potentiel des réseaux de neurones est de plus en plus souvent exploité. La consommation de ces solutions reste cependant aujourd'hui trop importante. Pour la réduire, plusieurs pistes seront envisagées et en particulier la génération de signaux sous forme de train d'impulsions (spike). Récemment, une nouvelle architecture de conversion cohérente avec cette approche a été proposée par le CEA-LETI et les meilleures performances de l'état de l'art ont été atteintes [1]. L'objectif de cette thèse sera de poursuivre ces travaux en implémentant également en analogique un traitement d'extraction d'information qui permettra de réduire la complexité du traitement neuronal. Pour atteindre la meilleure efficacité énergétique, une optimisation conjointe des parties analogique, numérique et algorithmique est incontournable. Dans le cadre de ce travail de thèse, le CEA-LETI et l'EPFL s'allient pour développer cette interface de traitement analogique adapté aux réseaux de neurones et générant directement des trains d'impulsions. L'objectif est de mettre en place une nouvelle approche permettant de réduire la consommation dans la plupart des systèmes de sensing. Les applications automobiles seront plus particulièrement considérées pour ce travail. D'autres domaines d'applications et d'autres types de signaux pourront être abordées.

Optimisation d'oxydes métalliques pour la réalisation d'électrode en adéquation avec le matériau photosensible dans le proche infrarouge

Département technologies silicium (LETI)

Laboratoire

Ingénieur 3eme année, Master Recherche Electronique, microélectronique, optronique

01-09-2019

SL-DRT-19-1000

serge.blonkowski@cea.fr

La thèse se situe dans le cadre d'un partenariat entre le CEA-Léti et le département Process Development de STMicroelectronics Crolles. L'étude portera sur le développement d'électrodes pour les applications de type capteur d'image. Les prochaines générations de capteurs d'image utiliseront des matériaux photosensibles de type chalcogénure, pérovskite ou ?dots quantiques'. Ces matériaux sont insérés entre des électrodes afin de récolter les électrons et les trous photo générés. Un engineering de bandes est nécessaire afin de favoriser le transfert des charges vers les électrodes lorsque le matériau photosensible est éclairé, alors que lorsque le détecteur est à l'obscurité il faut bloquer le flux continu de charges activées thermiquement à travers la structure, ce flux pouvant conduire à un niveau de courant d'obscurité trop élevé. Les électrodes doivent également être stables au contact de ces nouveaux matériaux, c'est-à-dire qu'il faut limiter les réactions chimiques d'interface qui peuvent conduire à du piégeage de charges, ou à un décalage non souhaité des niveaux d'énergie des bandes de valence ou de conduction. L'électrode supérieure doit quant à elle être déposée par une technique qui ne dégrade pas les matériaux photosensibles qui sont connus pour être fragiles et se dégrader facilement sous atmosphère oxydante, sous rayonnements UV ou sous bombardement lors d'un dépôt utilisant un plasma. Enfin, ces électrodes doivent être conductrices, et l'électrode supérieure doit être transparente pour les photons qui la traversent. L'objectif de la thèse est de développer et d'optimiser une nouvelle électrode supérieure adaptée au capteurs d'image fonctionnant dans le domaine du proche IR (1-1.5µm)

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