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Programmation multi-architectures pour la reconstruction à haute performance en tomographie passive

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Développement Informatique

Ecole ingénieur informatique, master calcul haute performance

01-03-2021

SL-DRT-21-0745

hamza.chouh@cea.fr

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

Le Structural Health Monitoring (SHM, ou contrôle santé intégré) est une approche du contrôle non destructif visant à intégrer des outils d'inspection directement dans les structures ciblées afin de faciliter l'acquisition de données et éviter la mobilisation régulière de ressources de contrôle (humaines, matérielles) et l'immobilisation d'équipements. S'inscrivant dans cette démarche, la tomographie ultrasonore passive exploite le bruit de structure de pièces assimilables à des guides d'ondes pour contrôler les variations d'épaisseur de celle-ci, dans l'objectif de détecter l'apparition de défauts de corrosion ou d'érosion. Ce procédé implique l'utilisation de plusieurs algorithmes de traitement du signal appliqués à de grandes quantités de données. Dans l'objectif d'intégrer des contrôles de SHM dans des équipements à la fois compacts et peu énergivores, cette thèse vise à développer une chaîne de traitement du signal embarquée répondant aux besoins de la tomographie passive. Il sera donc nécessaire de déterminer les architectures matérielles les plus adaptées et de réaliser des implémentations hautement optimisées des algorithmes impliqués dans la chaîne de traitement en faisant évoluer ceux-ci en fonction des besoins de performance. A cette fin on étudiera au cours de la thèse différentes architectures matérielles (GPU, GPU faible consommation, FPGA) en comparant des approches de programmation générique (Sycl) et des implémentations dédiées à chaque architecture.

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Développement de procédés plasma en gaz pulsés pour la gravure des contacts et application aux composants logiques avancées

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

ingénieur physiien ou chimiste, spécialité procédés ou semiconducteurs

01-10-2021

SL-DRT-21-0747

francois.boulard@cea.fr

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

Le CEA-Leti et ses partenaires travaillent activement au développement d'une technologie d'ordinateur quantique sur Si qui soit compatible industriellement. Celle-ci requiert une maitrise subnanométrique des procédés de réalisation. Parmi ceux-ci, la gravure des contacts présente de nombreux défis, tant en terme de sélectivité de l'arrêt de gravure que de contrôle des dimensions latérales. Pour y répondre, l'utilisation de procédés plasma en gaz pulsés, alternant le dépôt d'espèces réactives et leurs activations, permet théoriquement d'atteindre un endommagement des couches en fond de contact inférieur au nanomètre tout en maitrisant la reproductibilité des dimensions critiques. Le travail de recherche, à dominante expérimentale, se déroulera en salle blanche, sur des équipements acceptant des plaques de diamètres 300mm. Il portera sur le développement de procédés de gravure de SiO2 et Si3N4 en chimies fluoro-carbonées. Un premier temps sera consacré à la mise au point des procédés en gaz pulsés sur des paques sans motifs. L'influence de ce paramètre sur la vitesse de gravure sera évaluée par ellipsométrie et comparée aux procédés continues, maitrisés au laboratoire. Des analyses fines de la stoechiométrie de surface par spectroscopie de photoélectrons X seront menées pour éclairer les mécanismes d'interaction plasma/surface et l'influence de la stratégie de pulsation retenue. Un second temps visera à appliquer ces résultats sur des gravures de contact. Des caractérisations par microscopies électroniques à balayage et en transmission électronique chercheront à confirmer ou infirmer les mécanismes établis. En particulier, l'apport de la stratégie de pulsation sur la dépendance de la gravure au facteur d'aspect du motif et sur le pouvoir d'arrêt sur le matériau sous-jacent devra être démontré. Un volet plus exploratoire de caractérisation par mesure capacité tension des charges piégées en fond de contact sera aussi évalué. A l'issu de la thèse, l'intégration de ces nouveaux procédés sur des démonstrateurs fonctionnels visera à valider la pertinence de l'approche.

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Caractérisation des effets microstructuraux liés au smartcut du SiC

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Intégration et Transfert de Film

Sciences des materiaux

01-11-2020

SL-DRT-21-0749

christelle.navone@cea.fr

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

L'industrie automobile, et plus particulièrement le marché des véhicules électriques, requiert des composants SiC plus performants et plus robustes que leurs équivalents en Si. Cependant, les substrats SiC sont aujourd'hui encore très chers et leur approvisionnement se heurte à une dépendance vis à vis d'un monopole américain et asiatique. L'objectif de la thèse s'intègre dans la fabrication d'un substrat SiC ne comportant qu'une fine couche de SiC de très bonne qualité reportée par la technologie Smart Cut? sur un substrat moins cher et de moindre qualité, typiquement du polySiC. Elle a pour objectifs : - Approfondir la compréhension des phénomènes de surface du SiC en fonction du traitement thermique. Cette étude reposera sur des tests de recuits couplés à des analyses de surface (AFM, PEEM, Raman, XPS). Elle permettra de déterminer les mécanismes de reconstruction de la surface du SiC et le rôle de la présence du graphène. Des solutions seront proposées et évaluées afin de limiter la modification topologique de la surface en température. - Comprendre la nature des défauts SiC dus au Smart-Cut et leur impact sur les propriétés électriques et thermiques. La détermination des défauts reposera sur des analyses physico-chimiques telles que la photoluminescence, la cathodoluminescence, ?. Des analyses chimiques à base de KOH pourront être employées afin de révéler les défauts à plus large échelle.

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Elaboration de matériaux multifonctionnels, application à l'hydrogénation catalytique du CO2 en méthanol et dimethyl-ether

Département Thermique Conversion et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire réacteurs et procédés

génie des procédés, génie des matériaux, génie chimique

01-09-2021

SL-DRT-21-0750

albin.chaise@cea.fr

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

La synthèse d'hydrogène par électrolyse de l'eau couplée à l'hydrogénation catalytique de CO2 en hydrocarbures ou oxygénés de forte densité énergétique (méthanol, DME?) peut permettre de décarboner certains modes de transport (maritime, aérien) difficilement électrifiables et de fournir une matière première pour l'industrie chimique durable. Cependant ces réactions d'hydrogénation sont limitées thermodynamiquement. La présente proposition de thèse vise à développer un système couplant la réaction catalytique (sur catalyseur CuZnO/Al2O3 et zéolithes) avec la-déshydratation du milieu par séparation et/ou adsorption des molécules d'eau (sur membranes/adsorbants zéolithes ZSM5 et LTA) pour la synthèse directe de Dimethyl Ether (DME) à partir de CO2 en mettant en ?uvre des matériaux non critiques (Cu, Zn, Al) et recyclables ainsi que des procédés de dépôt des zéolithes à faible impact environnemental (CO2 supercritique, hydrothermal, micro-ondes) ou utilisant des bio-templates. Un axe essentiel de la synthèse est l'obtention d'une croissance orientée en 3D des zéolithes limitant les défauts, d'abord sur des surfaces planes, puis sur des structures 3D céramiques et éventuellement métalliques. Les performances du matériau (capacité de sorption, perméabilité, sélectivité) seront testées sur des échantillons, puis en présence de catalyseur CuZnO/Al2O3 et enfin dans la structure 3D du réacteur à l'échelle de quelques L min-1 de réactif.

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Modélisation et optimisation de procédés de micro-fabrication 3D pour applications optiques

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Ingénieur physique générale / mathématiques appliquées

01-10-2021

SL-DRT-21-0751

SEBASTIEN.BERARDBERGERY@cea.fr

Simulation numérique (.pdf)

La réalisation de structures 3D microniques permet de fabriquer des éléments fonctionnels clés de la microélectronique tels que des micro-lentilles pour les imageurs optiques. Ces lentilles peuvent être en particulier réalisées à partir d'un procédé de fluage de résine ou par lithographie à niveaux de gris (grayscale). La lithographie grayscale offre l'avantage de pouvoir créer des structures de différentes topographies en une seule étape de procédé. Son succès dépend fortement de la justesse de la modélisation du procédé et de la stratégie d'optimisation du masque optique. La lithographie grayscale a été développée au CEA-LETI ces 3 dernières années grâce à une thèse Cifre. L'objectif est de poursuivre les opportunités de fabrication 3D ouvertes vers des applications optiques (Imagers, diffractives) mais aussi de réalités augmentées. L'exploration portera sur de nouvelles méthodologies de design et de préparation de données. On pensera notamment à des pixellisations non régulières sur le masque, et à l'utilisation de réseaux de neurones pour la recherche de solutions optimales. La modélisation des résines lors du procédé de lithographie 300mm sera également un volet crucial de la thèse.

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Simulation Numérique de la mise en ?uvre de lits de poudres pour la fabrication additive 3D

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Modélisation et Matériaux pour la Métallurgie

Master 2

01-09-2021

SL-DRT-21-0752

guilhem.roux@cea.fr

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

Le projet concerne l'étude de l'étalement de poudres dans le cadre des procédés de fabrication additive sur lit de poudre, en particulier les procédés L-PBF (Laser-Powder Bed Fusion) et MBJ (Metal Binder Jetting). L'ambition est de doter le CEA d'un outil de simulation fiable permettant de reproduire ce qui se passe pendant cette étape clef, lorsque le lit de poudre réel (destiné à être fusionné ou aggloméré selon les technologies) est étalé. Ce projet sera alimenté par des résultats issus d'un banc d'étalement instrumenté dédié ainsi que par des essais élémentaires. La simulation s'appuiera sur les méthodes DEM (discrete element method, [1]), bénéficiant de développements acquis par les partenaires (DES/IRESNE) en transitique des poudres et de premiers développements en cours (DRT/LITEN). Les modèles de comportement d'interaction particulaires seront alimentés des données issues d'un nombre important de techniques de caractérisation du comportement de poudres en conditions d'écoulement élémentaires. Les modèles seront ensuite confrontés à des résultats d'essais élémentaires, puis à terme sur des résultats en vraie grandeur obtenus sur le banc d'étalement du LITEN Aujourd'hui, de nombreux travaux sont conduits sur ce sujet ([2] [3] [4] [5]), mais ils portent sur des poudres idéalisées, sphériques et monodisperses. L'originalité par rapport à l'état de l'art est d'investiguer au-delà des comportements de poudres modèles en prenant en compte l'état morpho-physicochimique réel (rugosité de surface, sphéricité, charge électrostatique, humidité, état d'oxydation,?) des poudres. En particulier, un objectif sera d'appréhender les mécanismes de vieillissement des poudres et leur conséquence sur la coulabilité, véritable enjeu industriel. De plus, cette étude permettra de montrer les conséquences sur la coulabilité de poudres composites développées au CEA ([6] [7]). Cette thèse sera conduite en collaboration entre DES/IRESNE et DRT/LITEN.

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