Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Contrôle à l'échelle atomique de couches ultra minces de dichalcogénures de métaux de transition obtenues par dépôt moléculaires en phase vapeur (ALD/MLD) et recuits.

Département technologies silicium (LETI)

Autre laboratoire

01-10-2019

SL-DRT-19-1048

denis.rouchon@cea.fr

Les matériaux 2D, en particulier les dichalcogénures de métaux de transition (TMD), ont récemment fait l'objet d'une attention considérable car ils forment une classe de matériaux semi-conducteurs exceptionnels avec de nombreuses applications potentielles (super condensateurs, batteries, électronique et optoélectronique, électronique flexible,....). Cependant, une limitation importante pour leur déploiement provient de l'absence de méthodes de fabrication à grande échelle avec une précision à l'échelle atomique. Les techniques ALD et MLD sont idéales pour le dépôt de films inorganiques et organiques ultraminces à grande échelle. Le projet de thèse vise à réaliser la synthèse de films hybrides par une combinaison de dépôt de couches atomiques et de couches moléculaires (ALD/MLD) suivie d'un traitement thermique. Les matériaux visés sont d'abord TiS2 puis SnS2. Aussi, nous voulons utiliser le traitement thermique comme une voie possible pour synthétiser des interfaces graphitiques qui pourraient permettre de nouvelles électrodes ou de nouveaux contacts électriques. Fournir un aperçu et un contrôle de la croissance au niveau atomique en combinant des calculs ab initio (à ne pas faire par le doctorant) et des études chimiques et structurelles in situ réalisées pendant la croissance et le traitement thermique, c'est-à-dire l'absorption et la diffusion des rayons X, la diffusion Raman et l'ellipsométrie.

Guides Optiques Laser en III-V-AsGa/InP directement épitaxiés sur SOI-300 mm

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'integration technologique pour la photonique

Ingénieur Physique materiaux semiconducteurs

01-10-2019

SL-DRT-19-1055

christophe.jany@cea.fr

Depuis plus de 25 ans, le c?ur des réseaux télecom est devenu un des champs d'application des composants III-V unitaires (InP_like, et AsGa_like). Ce domaine repose sur la transmission d'ondes IR dans les fibres optiques, alimentées par des sources lasers en matériaux III-V. Depuis une dizaine d'année une voie technologique nouvelle s'est développée, la Silicon-Photonics, qui permet d'abaisser les coûts de fabrication par l'augmentation de l'intégration (intégration 3D, Wafer Level Packaging). L'approche habituellement choisie consiste ici en un collage moléculaire d'une wafer III-V (épitaxiée) sur un SOI-préalablement structuré de guides optiques. Un traitement technologique est ensuite appliqué pour réaliser des guides III-V émetteurs connectés aux guides silicium. Depuis moins de 5 ans ; un nouveau schéma d'intégration est en train de se développer, il s'agit de l'épitaxie directe des matériaux III-V sur Silicium. Depuis 3 ans, les laboratoires du CEA/Leti, déjà experts dans les développements de la photonique sur Silicium par procédé de collage, ont décidé d'investiguer cette approche très innovante à fort potentiel. La thèse proposée s'appuiera ainsi fortement sur le laboratoire du CNRS/LTM qui développe depuis 4 ans des nouveaux concepts d'épitaxie MOCVD de matériaux III-V (base AsGa) sur wafer Silicium patterné. Ce sujet d'étude permettra de mettre en place une filière d'épitaxie III-V sur Silicium, dans le but de concevoir une nouvelle génération de circuit photonique. Le doctorant sera impliqué à la fois aux développements des matériaux III-V sur Silicium, qu'aux conceptions et réalisations de circuits photoniques 2.0.

Développement d'une méthode de mesure multipoints pour la réduction d'incertitudes de la quantification de l'activité dans les colis de déchets par spectrométrie gamma

DM2I (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Instrumentation, mesure nucléaire

01-10-2019

SL-DRT-19-1069

adrien.sari@cea.fr

La gestion des colis de déchets radioactifs représente un enjeu majeur pour l'industrie nucléaire. La caractérisation des colis requiert des solutions de mesure nucléaire non destructives afin de préserver l'intégrité des colis. La présente thèse portera sur un cas concret d'application qui consistera à équiper de capteurs embarqués un bras robotique à six axes portant un système de frottis, un contaminamètre, et un spectromètre gamma. Le bras robotique permettra de réaliser des mesures multipoints, en débit de dose (avec un détecteur de type Geiger-Müller) et en spectrométrie gamma (avec un détecteur de type CdZnTe). Les fûts à caractériser seront de type FA-MA, et les radioéléments à identifier seront des produits d'activation et des actinides. L'objectif de cette thèse est de définir une méthode de mesure multipoints dynamique pour l'optimisation de la déclaration de l'incertitude associée à la grandeur d'intérêt (débit de dose et activité). Cette thèse comportera un volet simulation MCNP6 et un volet expérimental.

Apprendre à partir de peu d'exemples : Application à la détection d'objets et segmentation sémantique d'instances

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Vision & Ingénierie des Contenus (SAC)

Master2 ou ingénieur avec bonne expérience en vision et apprentissage profond

01-10-2019

SL-DRT-19-1084

romaric.audigier@cea.fr

De nombreuses tâches en vision par ordinateur sont aujourd'hui réalisées avec succès par les méthodes d'apprentissage profond (deep learning). C'est le cas par exemple de la détection et la reconnaissance d'objets dans les images, la classification d'images, la reconnaissance de personnes, la reconnaissance de gestes, d'actions ou d'activités... utiles dans divers domaines d'application (vidéosurveillance, conduite autonome, robotique, industrie 4.0, imagerie médicale, assistance à l'autonomie à domicile, etc.). L'inconvénient de ces approches basées réseaux de neurones profonds est que leur entrainement supervisé requiert de grandes quantités de données annotées. D'une part, l'annotation manuelle de données est une tâche longue et couteuse. D'autre part, ces données peuvent être rares ou difficiles à collecter, notamment pour des raisons de privacité, de sécurité ou d'éthique. Il est alors nécessaire d'avoir des méthodes d'apprentissage qui se basent sur très peu d'exemples. Le défi posé par le few-shot learning est d'approcher, voire surpasser, les capacités humaines d'apprentissage et de généralisation à partir de peu d'exemples. L'objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles méthodes qui optimisent la capacité du modèle à effectuer de nouvelles tâches rapidement, notamment détecter, segmenter et reconnaître de nouvelles classes d'objets. Une évaluation comparative des méthodes développées sera effectuée sur divers jeux de données afin de quantifier l'amélioration des performances, la dépendance au nombre d'échantillons, ainsi que la capacité de généralisation face aux types de données.

Dépôt de couches minces d'oxydes métalliques conducteurs par fast Atomic Layer Deposition (fast-ALD)

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Composants Emissifs

semiconductor physics, thin solid films, ALD, PVD, physics and chemistry of surfaces, materials characterization

01-10-2019

SL-DRT-19-1086

tony.maindron@cea.fr

Le projet de thèse proposé prévoit de travailler sur l'application des technologies de dépôt de couches minces réalisées par fast-ALD (Atomic Layer Deposition) dans un réacteur spécifique développé par la société française Encapsulix, pour le dépôt de nouveaux matériaux, destinés à de nouvelles applications photoniques. L'étude portera principalement sur le développement de nouveaux Oxydes Transparents Conducteurs (OTC). Il existe aujourd'hui des opportunités technologiques pour l'ALD basées sur le développement de TFTs (Thin-Film Transistors) intégrant ces OTC réalisés à des températures relativement basses (typ < 180°C) ; ceci afin d'être compatibles avec la fabrication des circuits sur des supports sensibles à la température (film plastique typ.). La technologie ALD est bien adaptée pour répondre à ce cahier des charges puisqu'elle permet la réalisation de matériaux de grande qualité à des températures basses. En revanche le nombre d'OTC disponibles est assez faible et ceux-ci sont réalisés et étudiés aujourd'hui principalement en ALD standard (ALD « lent »), principalement ZnO et ses dérivés . Le procédé de fast-ALD, qui permettra d'augmenter le throughput sur les lignes de fabrication, se doit donc de fournir ces matériaux, de plus en plus demandés en optoélectronique, avec la même qualité que l'ALD standard. La méthode ALD permet le dépôt de couches ultraminces (< 100 nm) de matériaux inorganiques avec un niveau de contrôle exceptionnel en termes d'épaisseur, de qualité optique et de conformité. Traditionnellement, l'application de cette méthode a été limitée aux applications microélectroniques par le fait que la vitesse de dépôt est relativement faible (1-5 Å/min). Encapsulix a introduit l'architecture de réacteur PPW (Parallel Precursor Wave) qui permet d'augmenter cette vitesse de dépôt de plus d'un ordre de grandeur (30-60 Å/min). Le CEA-LETI a acquis un exemplaire fin 2015, modèle Infinity 200. Il est utilisé pour des applications d'électronique et optoélectronique organiques, OLED notamment. Les premiers essais de dépôt de matériaux « électriques » de type ZnO ou AZO par fast-ALD ont montré des limites de réalisation dans la machine fast-ALD : dans le cas de l'AZO (ZnO :Al), il a été remarqué des problèmes de dopages menant à des composites AZO plus résistifs que la matrice ZnO ou que l'AZO déposé en ALD standard. Nous suspectons que le dopage soit impacté par le fast-ALD lui-même, ces problèmes n'étant pas présents en ALD standard. Ce type d'observation a été reporté récemment lors de la conférence AVS64 à Tampa (USA) par une équipe de l'université UNCC (USA) qui travaille sur une technologie de fast-ALD, du type spatial-ALD . Pour le thésard, ceci impliquera un travail de compréhension scientifiquement approfondi, afin de comprendre le mécanisme du dopage électrique, en configuration fast-ALD, dans ces matériaux. Outre le ZnO et l'AZO, nous prévoyons d'étudier la mise en place et l'étude du SnO2 en fast-ALD. L'avantage du SnO2 vis-à-vis des composés ZnO est une plus grande stabilité aux procédés de microfabrication . La maitrise de cet oxyde en fast-ALD est donc un avantage concurrentiel. Tous ces matériaux sont présents dans nos machines en ALD standard. Il pourra donc être opportun de réaliser une comparaison entre les procédés. Un second volet de la thèse, complémentaire au premier, consistera en l'étude du dépôt sélectif de ces OTC en fast-ALD. Ceci est réalisable par l'utilisation de couches auto-assemblée de type SAMs (Self-Assembled Monolayers) que l'on pourra déposer en phase vapeur selon un procédé dédié (Molecular Vapor Deposition) au CEA-LETI. Le dépôt sélectif par ALD, ou ASD (Area Selective Deposition), est aujourd'hui un enjeu majeur en microélectronique, dans la fabrication des oxydes de grille pour les n?uds avancés (< 10 nm). En dehors de cette application industrielle fondamentale, portée par les grands industriels du secteur, la diversification de l'ASD vers des applications non microélectroniques, par ex l'optoélectronique, sur des schémas de taille « micro » plutôt que « nano » en est encore à ces balbutiements. Ceci constitue donc un point très innovant de ce projet de thèse. Le CEA-LETI s'appuiera sur le savoir-faire du LTM en terme d'ASD pour mener à bien ses essais.

Etude de réactions d'électrochimiluminescence sur électrodes en diamant dopé au bore pour des applications analytiques

DM2I (LIST)

Laboratoire Capteurs Diamants

Master 2 Sciences avec formation initiale de préférence dans un ou plusieurs des domaines suivants: chimie, chimie analytique, électrochimie, physique générale, photophysique

01-10-2019

SL-DRT-19-1092

emmanuel.scorsone@cea.fr

Le/la doctorant(e) travaillera sur l'étude des réactions d'électrochimiluminescence (ECL) à la surface d'électrodes en diamant dopé au bore (BDD). L'ECL est un phénomène dans lequel des photons sont émis lors de réactions électrochimiques. Elle s'est déjà révélée être un outil d'analyse chimique/biochimique très prometteur dans les cas d'applications de détection pour lesquelles une sensibilité et une sélectivité élevées sont nécessaires. En effet, elle associe les avantages de l'analyse par chimiluminescence à l'absence de signal optique de fond, avec de nombreuses possibilités de contrôle de la réaction à l'aide de divers protocoles électrochimiques. L'ECL peut être observée dans des solvants organiques où des formes à la fois oxydées et réduites d'espèces luminescentes sont produites simultanément. L'énergie d'excitation est alors obtenue par recombinaison d'espèces oxydées et/ou réduites. En environnements aqueux, l'oxydation et la réduction simultanées d'espèces luminescentes sont difficiles à obtenir en raison de la dissociation électrochimique de l'eau, impliquant l'utilisation d'un co-réactif. Dans ce cas, les espèces luminescentes sont oxydées au niveau de l'électrode avec le co-réactif, ce qui donne un agent réducteur puissant après certaines transformations chimiques. Dans ce contexte, les électrodes BDD offrent de nombreux avantages qui ont été peu explorés jusqu'à présent. Le candidat démontrera ainsi les avantages de telles électrodes pour des applications ECL, apportera de nouvelles connaissances sur les réactions chimiques/physiques impliquées, et contribuera éventuellement au développement d'un démonstrateur analytique.

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