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Engineering science >> Environment and pollution
182 propositions.
Etude et consolidation des propriétés sécuritaires des technologies Si émergentes
Avec la croissante sollicitation des circuits embarqués pour exécuter des applications de sécurité (cartes à puce, modules de paiements sans contact dans un téléphone mobile, il est important d'améliorer, de manière intrinsèque, la résistance des circuits intégrés face aux attaques physiques (comme les attaques par analyse de la consommation, des émissions électromagnétiques, par injection de fautes) qui permettent d'en extraire des secrets ou données stockées. Dans cette thèse, nous caractériserons les propriétés sécuritaires de certaines des technologies ?du futur' en cours de développement dans les laboratoires du Leti. L'objectif sera de mettre en évidence, à travers des études expérimentales, dans quelle mesure ces technologies émergentes peuvent rendre les futurs circuits intégrés plus robustes aux attaques physiques ou au contraire d'identifier les principales failles desdites technologies face aux attaques physiques afin de les réduire ou les supprimer par conception.
Voir le résumé de l'offreEtude et Conception d'un C?ur de Processeur Asynchrone Ultra Basse Consommation pour les Réseaux de Capteur
Après l'avènement de « l'internet pour tous », s'ouvre l'ère de « l'internet des objets », où les objets du quotidien embarqueront des micro-systèmes, afin de surveiller, informer, alerter. De nombreuses applications s'ouvrent pour ces réseaux de capteurs : surveillance médicale, d'installation industrielle, de l'environnement, domotique, etc. L'un des grands enjeux technique est l'ultra basse consommation, afin que ces capteurs soient autonomes en énergie, par récupération d'énergie ou par micro-batterie. Dans cette thèse, il est proposé d'appliquer les techniques de conception en logique asynchrone (sans horloge), afin de concevoir un c?ur de microcontrôleur ultra basse consommation adapté à ce type d'application. L'asynchrone offre des propriétés intéressantes pour ce type d'application : robustesse vis-à-vis des conditions de fonctionnement, basse consommation, phases d'extinction et de réveil rapides et efficaces. Dans le sujet de thèse, il sera demandé au candidat de : - Proposer une architecture de c?ur de processeur adapté à la classe d'application visée, avec des innovations architecturales (jeu d'instruction, encodage des données, arithmétique, etc.), - Proposer des mécanismes efficaces de contrôle de consommation, avec réveil et extinction, afin d'offrir réactivité et calcul à cout énergétique minimum dans une large gamme de tension, - Concevoir le c?ur avec des outils CAO spécifiques à la logique asynchrone, en visant une techno. CMOS avancée (ex. FDSOI 20nm, offrant basse conso. et large gamme de tension), - Participer à l'intégration du c?ur dans un système complet, avec sa réalisation silicium, - Mesurer et comparer les performances obtenues avec l'état de l'art, - Valoriser les travaux de recherche par des brevets et publications. La thèse se déroulera au sein du laboratoire LETI/DACLE/LISAN qui conçoit des architectures numériques, avec une forte expertise en logique asynchrone et technologie avancée ; et se fera en lien avec d'autres laboratoires afin de s'interfacer avec les autres éléments du système (RF, capteurs, récupération d'énergie, logiciel embarqué).
Voir le résumé de l'offreOptimisation des protocoles de communications et micro-architecture associée de réseau sur puce optique sous contraintes thermiques
Au vu de besoins toujours croissants en bande-passante entre processeurs et mémoires dans les architectures massivement parallèles pour le calcul haute-performance et les serveurs de données, le CEA-Leti s'intéresse à l'utilisation de réseaux optiques entre puces de calcul et puces mémoire sur interposeur silicium. Dans ce cadre, il apparaît nécessaire de garantir des liens électro-optiques fiables entre puces CMOS quelles que soient les distributions d'alimentation et de température dans le boîtier. Les modulateurs optiques sur silicium de faibles dimensions qui doivent être mis en ?uvre présentent notamment une grande sensibilité thermique. Cette thèse a ainsi pour objectifs de proposer des mécanismes de régulation thermique, des protocoles de calibration du lien électro-optique en fonction de la qualité du signal, et des contre-mesures architecturales telles qu'une redondance spatiale et temporelle, et une reconfiguration dynamique de l'encodage des données.
Voir le résumé de l'offreArchitectures et circuits de transmission sans fil dans les fréquences sub-THz
Le travail de recherche a pour but de réaliser une chaîne d'émission-réception sans fil dans les bandes de fréquences sub-THz. Les débits de transmission visés sont au delà de 20 Gb/s. Les transmetteurs seront fabriqués en technologies Silicium (CMOS ou BiCMOS avancées) et intégreront également les antennes d'émission et de réception. Pour cela, dans un premier temps il sera nécessaire d'identifier les bandes de fréquences disponibles (120 GHz / 240 GHz) et étudier des régulations associées. Un panorama des technologies CMOS et BiCMOS disponibles sera également fait afin d'adapter la conception des transmetteurs à ces fréquences. Des études d'architecture niveau système, des modulations possibles et du traitement du signal en large bande seront nécessaires afin d'identifier les architectures les plus propices pour chaque technologie. Des bilans de liaison permettront de spécifier globalement les transmetteurs et leurs blocks individuels. Finalement, les circuits front-end RF seront conçus et réalisé en technologie CMOS ou BiCMOS. Le candidat utilisera et/ou développera des outils de simulations tels que ADS, Fasyle, Matlab et CADENCE. Il est nécessaire d'avoir de bonnes bases sur les systèmes de télécommunications sans fil, la conception de circuits intégrés en technologies Silicium (CMOS ou BiCMOS) et de bien maîtriser le domaine des microondes.
Voir le résumé de l'offreAlgorithmes de Radiolocalisation Adaptés à un Récepteur Ultra Large-Bande Multi-Doigts et Multi-Antennes à Haute Précision Temporelle
En autorisant de nouveaux services centrés sur l'utilisateur mobile (surveillance/inventaire intelligent de biens personnels depuis un smartphone, navigation contextuelle à l'intérieur des bâtiments, etc.), les fonctions de radiolocalisation apportées récemment aux réseaux sans-fil sont en passe de modifier en profondeur nos usages du quotidien. La révolution attendue pourrait même être de l'ampleur de celles qui ont accompagné jadis l'apparition du GSM ou de la navigation GPS automobile. Dans ce contexte, un récepteur de signaux radio impulsionnels IR-UWB (i.e. couvrant une ultra-large bande de fréquences) multi-doigts (RAKE) a été récemment intégré avec succès. Peu gourmand en énergie (consommation moyenne de quelques dizaines de mW), ce dernier permet la détection de signaux de faible puissance, tout en assurant des débits d'information adaptables (<50Mbp) en fonction de la portée (jusqu'à plusieurs centaines de mètres). Une autre particularité réside dans sa capacité à mesurer précisément les temps d'arrivée (TOA) des impulsions transmises, sans nécessiter un échantillonnage rapide du signal reçu. Cette solution peut en théorie estimer des distances entre dispositifs avec une précision de l'ordre de quelques centimètres seulement. L'ajout d'antennes multiples en émission et/ou réception doit aussi permettre d'améliorer la portée, ainsi que d'estimer conjointement des métriques de localisation temporelles et angulaires. Malheureusement, dans des cas non-contrôlés d'utilisation indoor (dispositif radio à la main ou en poche), les conditions réelles de propagation jouent un rôle déterminant sur les performances de localisation. En pratique, l'obstruction des liens radio par le(s) corps ou les murs, ainsi qu'une orientation défavorable du dispositif, donnent lieu à l'apparition d'erreurs significatives sur les distances mesurées. La corrélation spatiale des trajets multiples reçus, ainsi que le caractère très sporadique des cas les plus sévères d'obstruction, peuvent toutefois être exploités en vue d'améliorer les performances de localisation. Dans ce travail de thèse, on se propose de concevoir de nouveaux algorithmes de radiolocalisation pour tirer profit des spécificités d'un tel système IR-UWB à très haute précision temporelle. En particulier, on ira dans le sens d'une meilleure exploitation des trajets multiples résolus au niveau des différents doigts du récepteur. On cherchera aussi à bénéficier du déploiement d'antennes multiples, tant au niveau des n?uds fixes (stations de base) que des mobiles. Un objectif sera de garantir des performances de localisation équivalentes à celles idéalement atteintes en situation de visibilité radio. Il s'agira aussi de se doter de nouvelles fonctions connexes de détection (d'obstruction, d'attitude ou d'ambigüité).
Voir le résumé de l'offreEtude de la réponse d'une chambre d'ionisation à pression variable pour la mesure de radiopharmaceutiques
Le laboratoire National Henri Becquerel (LNHB) du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) est le laboratoire national de métrologie dans le domaine des rayonnements ionisants. A ce titre il assure le développement, le maintien et le transfert des références nationales pour les unités du système international à savoir le becquerel et le gray. Les chambres d'ionisation cylindriques à puits sous pression font partie des instruments de mesure étalonnés au LNHB et transférés aux utilisateurs. Ces instruments (appelés également activimètres) sont largement utilisés notamment en médecine nucléaire afin de déterminer l'activité injectée au patient dans le cadre d'examens comme la scintigraphie. Une des difficultés rencontrées dans les services de médecine nucléaire est l'accès aux coefficients d'étalonnage adaptés aux conditions cliniques de mesure d'activité des radiopharmaceutiques. Le travail de thèse comporte trois étapes. La première étape consiste au suivi de la réalisation d'une chambre d'ionisation (aux dimensions maîtrisées) puis à la détermination expérimentale des coefficients d'étalonnage pour des radiopharmaceutiques dans diverses géométries adaptées aux conditions cliniques. Ces mesures seront réalisées pour trois gaz porteurs différents (azote, argon, xénon) à une valeur de pression maîtrisée. La deuxième étape consiste à la détermination, par calcul, de ces coefficients d'étalonnage à l'aide de la simulation Monte Carlo. Enfin, les coefficients déterminés par calcul seront confrontés à ceux déterminés expérimentalement au cours de la dernière étape.
Voir le résumé de l'offreMicrofluidique capillaire ouverte sur substrats plastique ou cellulose
Les systèmes de diagnostic sur puce papier (bandelettes absorbantes ou encore ?labs-on-paper') sont actuellement en plein essor. Ils sont attractifs car simples d'utilisation et peu chers, donc très compétitifs sur le marché. De plus de nouvelles fonctionnalités sont progressivement incorporées dans ces systèmes. Dans l'état actuel ils ont cependant des inconvénients ; par exemple ils absorbent une grande partie du liquide à tester avant qu'il ne parvienne à la zone active. De plus, le temps de transfert dans la matrice absorbante peut être long. Dans l'optique d'un développement et d'une amélioration de ces méthodes, il est proposé de relier les zones actives (cellulose absorbante) par des micro-rainures qui vont imposer un écoulement capillaire. Un tel système évite les inconvénients cités précédemment et conserve les avantages des puces papiers ou des substrats plastiques. De plus, il est plus flexible du point de vue des écoulements, et permet l'intégration sur un support plan de beaucoup plus de fonctions que les puces uniquement papier. En outre il semble possible d'introduire des vannes electro-capillaires simples utilisant des micro-électrodes)pour piloter encore plus précisemment les écoulements. L'objectif de la thèse est de démontrer la faisabilité de systèmes hybrides comportant cellulose fibreuse et rainures pour améliorer les puces existantes et de développer des nouvelles puces hybrides avec des fonctionnalités étendues.
Voir le résumé de l'offreTomographie électronique sub-nanométrique pour les semi-conducteurs
La technologie FD-SOI, qui vise à pousser la technologie des transistors CMOS au-delà des 28nm en limitant courant de fuite et complexité, requiert une caractérisation 3D avec une résolution sub-nanométrique. A ce jour, il n'existe pas de techniques de routine permettant d'effectuer une telle caractérisation. Toujours dans le domaine des semi-conducteurs, les boites quantiques sont l'objet de nombreuses recherches, avec des applications transistor ultime et optique. La localisation latérale de boites quantiques 3D de quelques nanomètres est une problématique qui n'est pas résolue faute d'outil de nanoimagerie 3D adapté. La tomographie électronique est une technique d'imagerie 3D qui permet de reconstruire une image 3D d'un objet à partir de ses projections 2D. Actuellement, les résolutions typiques sont de l'ordre de quelques nanomètres. Ce sujet de recherche concerne le développement de la tomographie électronique afin de la pousser à une résolution de quelques Angströms. Il s'agit d'étendre la microscopie électronique STEM afin de ne plus observer des colonnes atomiques entières mais la distribution des atomes en 3D avec une résolution sub-nanométrique isotrope. Des travaux très exploratoires ont déjà été menés; il s'agira de les développer et de les mettre en ?uvre sur des échantillons réels en optimisant l'optique électronique, l'échantillonnage 3D, la reconstruction mathématique et la préparation d'échantillon.
Voir le résumé de l'offreEtude et développement de composants MEMS / NEMS intégrés sur des plateformes photoniques
Les progrès technologiques de ces dernières années dans le domaine du micro usinage sur silicium ont permis le développement de Microsystèmes/ Nanosystèmes Electro Mécaniques (M/NEMS) pour réaliser des capteurs ou des actionneurs. Dans le domaine des NEMS dont les dimensions sont par définition submicroniques, les propriétés obtenues permettent de viser des applications en analyse biochimique ou biomédicale. Il a été démontré que ces nano capteurs de masse (ou de force) atteignent des résolutions de l'ordre du zepto gramme (10-21g) ou du pico Newton ce qui permet d'envisager des diagnostics précoces de certains cancers. Tous ces systèmes utilisent à l'heure actuelle des moyens d'actionnement et de détection électriques. De nombreuses équipes ont néanmoins démontré que la photonique pouvait actionner et détecter des mouvements de très faibles amplitudes (fm). Cette technologie hybride, circuit photonique associé au M/NEMS offre potentiellement un gain de performance important par rapport aux moyens de transduction électromécanique. La thèse proposée a pour objectif le développement d'outils pour simuler le fonctionnement de structures opto-mécaniques. Il s'agira dans un premier temps de comparer les différentes approches de transduction (détection optique par rapport aux détections électriques aux échelles nanométriques) sur des critères objectifs (sensibilité, bruit, encombrement) puis de proposer des structures optomécaniques originales. L'étudiant participera également à la réalisation d'un banc de caractérisation optique et mécanique. Des mesures sur des composants existants (NEMS & circuit photonique) devront permettre de mieux appréhender les contraintes de dimensionnement. Cette thèse possède deux volets que sont la simulation et la caractérisation. Les deux parties se dérouleront en parallèle.
Voir le résumé de l'offreEtude et caractérisation de la passivation des photodiodes pour l'optimisation des performances des futures générations de détecteurs infrarouge refroidis
Aujourd?hui, la roadmap de l'imagerie infrarouge refroidi impose des matrices de photodiodes plus en plus grandes, avec des pas pixels de plus en plus petits et une température de fonctionnement de plus en plus haute, tout en étant capable de conserver le même rapport signal sur bruit (SNR), voire de détecter des flux de plus en plus faibles. Pour adresser ces nombreux enjeux, une analyse approfondie des caractéristiques électro-optiques (EO) du circuit de détection (CD) est indispensable. Les optimisations technologiques sont souvent guidées par la compréhension fine des phénomènes physiques mis en jeu dans la brique élémentaire de nos détecteurs, la photodiode. En particulier, une brique technologique clé a été identifiée comme un axe d'amélioration de la technologie des futurs détecteurs photovoltaïques: il s'agit de la passivation (couche d'isolation entre le matériau optiquement actif et les niveaux d'interconnexions métalliques du CD). Elle joue un rôle important sur les performances EO des photodiodes que ce soit en termes de bruit, de courant d'obscurité, et de courant photonique (rendement quantique) et in fine sur le SNR et le taux de pixels en défaut du détecteur. L'étude de l'impact des défauts de la passivation sur les performances EO constitue le c?ur de cette thèse. Il s'agira d'identifier et de quantifier les différents défauts et d'établir leurs impacts sur les performances EO des photodiodes, jusqu'à l'imageur complet. Dans un 1er temps, le candidat développera des outils et des méthodes d'analyse et de caractérisations électriques et optiques des différentes variantes de couches de passivation et de leur interface avec un matériau semi-conducteur petit gap, à la fois du point de vue théorique (modélisation et simulation numérique) et expérimental (nouvelles méthodes d'extraction de paramètres, développement d'outils de mesure). A partir de ces outils théoriques et expérimentaux, le doctorant étudiera dans 2ème temps le lien qui existe entre l'état électrique de la passivation avec ses défauts et les performances EO de la photodiode, au sens large. L'étude sera menée sur plusieurs technologies développées au laboratoire (matériaux II-VI et III-V). L'influence des procédés de fabrication sur la qualité de la passivation sera investiguée en étroite collaboration avec les technologues. Les retombées de ce travail scientifique amont sont, en plus d'une augmentation de notre connaissance, des propositions de voies d'amélioration des technologies de passivation pour les deux filières majeures à base d'InSb et de CdHgTe développées au laboratoire. Le développement de la Propriété Intellectuelle sera encouragé. Les outils développés pourront aussi bénéficier à d'autres technologies de détecteurs pour lesquels le laboratoire développe des partenariats (technologies InGaAs, QWIP,?). Le doctorant évoluera au sein de l'équipe de caractérisation du Laboratoire d'Imagerie Infrarouge Refroidi du Service pour l'Imagerie du Département d'Optique et PhoTonique du CEA-Léti (pôle Direction de la Recherche Technologique du CEA). Des experts l'aideront à prendre en main les outils nécessaires au bon déroulement de la thèse. Ce travail sera mené en relation étroite avec les technologues du Laboratoire des Procédés Front-End pour les aspects liés à la technologie et aux caractérisations physico-chimiques des couches minces. En outre, un soutien important du laboratoire académique associé (IMEP-LAHC) en expertise scientifique permettra de progresser efficacement tout au long de ce travail de thèse.
Voir le résumé de l'offreAnalyse de code exécutable et détection de codes malveillants
La sécurité logicielle est un problème majeur de la société de l'information, les conséquences d'un système non sécurisé pouvant affecter aussi bien des individus (phishing, paiement non autorisé, etc.) que des compagnies (fuite d'informations confidentielles) ou des états (attaques cybernétiques, virus stuxnet). Un des vecteurs d'attaque les plus privilégiés est l'utilisation de code malveillant (malware), tels que les virus ou les vers [5]. La contre-mesure classique consiste à détecter le malware par des techniques de signature syntaxique [5] puis à l'éradiquer. Cependant cette approche est très simple à contourner en utilisant des méthodes d'obfuscation (modification automatique d'un programme pour en altérer la forme sans modifier son comportement) [6]. La recherche en matière de détection de malware s'oriente actuellement vers des notions de signatures "sémantiques" plus robustes, voir par exemple les travaux menés au Laboratoire de Haute Sécurité (LHS) du LORIA [1, 4]. Cependant, à cause de l'obfuscation, la signature calculée ne prend en compte qu'une partie du programme malveillant, ce qui entraine des pertes de précision en termes de détection. D'un autre côté, des progrès récents ont été obtenus au Laboratoire de Sécurité Logicielle (LSL) du CEA LIST dans le domaine de l'analyse automatique de code binaire. Il existe ainsi des outils d'exploration partielle des comportements du code exécutable [2], et des techniques récentes d'analyse statique permettant de retrouver avec grande précision une sur-approximation du Graphe de Flot de Contrôle (CFG) d'un programme donné sous forme exécutable [3]. Ce sujet de thèse concerne le développement de techniques d'analyse de code exécutable obfusqué pour la détection de codes malveillants. Le but sera d'adapter et de combiner les techniques statiques et dynamiques d'analyse de code exécutable [2,3] et de les interfacer avec les techniques de détection de malware [1, 4]. Le candidat devra principalement : 1. étudier comment reconstruire des approximations fidèles du CFG de codes exécutables obfusqués, en étendant et/ou combinant les techniques actuelles d'analyse de code binaire ; 2. évaluer le gain qu'apporte cette approche aux techniques de pointe de reconnaissance de malware ; 3. développer des méthodes satisfaisant les contraintes fortes (temps de calcul) de la détection temps réel de malware. --- Références [1] Beaucamps, P., Gnaedig, I., Marion, J.-Y. : Behavior Abstraction in Malware Analysis. In : Runtime Verification 2010. Springer, Heidelberg (2010) [2] Bardin, S., Herrmann, P. : OSMOSE : Automatic Structural Testing of Executables. Inter- national Journal of Software Testing, Verification and Reliability (STVR), 21(1), 2011 [3] Bardin, S., Herrmann, P., Védrine, F. : Refinement-based CFG Reconstruction from Un- structured Programs. In : VMCAI 2011. Springer (2011) [4] Bonfante, G., Kaczmarek, M., Marion, J.-Y. : Architecture of a morphological malware detector. In : Journal in Computer Virology (2009) [5] Filiol, E. : Les virus informatiques : théorie, pratique et applications. Springer, Heidelberg (2004). [6] Moser, A., Kruegel, C., Kirda, E. : Limits of Static Analysis for Malware Detection. In : IEEE ACSAC 2007. IEEE Computer Society, Los Alamitos (2007)9
Voir le résumé de l'offreReconstruction de la topologie d'un réseau filaire complexe à l'aide de mesures de réflectométrie et/ou transférométrie
Les réseaux de câbles, vecteurs d'alimentation et de signaux entre systèmes, prennent aujourd'hui une grande importance dans de nombreux domaines d'application. Dans les transports (automobile ou aéronautique) ou encore le bâtiment, les fils sont considérés comme un système critique, soumis à des contraintes pouvant créer des défauts qui peuvent eux-mêmes entraîner des accidents très graves. Des moyens de diagnostic, pour la maintenance ou le suivi de l'état des lignes, sont indispensables. Les meilleures méthodes sont actuellement basées sur la réflectométrie. Le Laboratoire de Fiabilisation des Systèmes Embarqués (centre Saclay du CEA LIST) prototype et développe des solutions quasi « tout » numériques à base de FPGA afin de pouvoir mettre en ?uvre les différents méthodes de réflectométrie connues à ce jour. Ces solutions électroniques ne sont autres que des réflectomètres numériques. Lorsque l'on est amené à mesurer non plus des lignes point-à-point mais des réseaux comportant des interconnexions, il est nécessaire de connaître leur topologie pour effectuer un diagnostic pertinent. Cette donnée d'entrée n'est pas toujours connue a priori. On peut penser par exemple à l'installation électrique vieillissante d'un bâtiment pour lequel l'opérateur de maintenance ne dispose pas des plans du câblage. L'objectif de la thèse est de résoudre le problème inverse de celui auquel on est habitué : remonter à la topologie du réseau que l'on suppose sain à partir de mesures de réflectométrie et/ou de transférométrie.
Voir le résumé de l'offreVérification formelle des composants critiques de systèmes d'exploitation et d'hyperviseurs de Cloud
Le CEA LIST est un centre de recherche technologique sur les systèmes à logiciel prépondérant qui mène ses recherches en partenariat avec les grands acteurs industriels du nucléaire, de l'automobile, de l'aéronautique, de la défense et du médical pour étudier et développer des solutions innovantes adaptées à leurs besoins. Au sein du CEA LIST, le Laboratoire Sûreté des Logiciels (LSL), localisé à Palaiseau (Essonne), développe les outils d'aide à la validation et à la vérification de logiciels et de systèmes matériels/logiciels. Un des projets en cours consiste à développer un hyperviseur durci, brique de base indispensable à la construction de Clouds sûrs. Un premier prototype appelé Anaxogoros a été développé au laboratoire LASTRE du CEA LIST. Cette thèse vise à vérifier formellement l'implémentation des composants critiques de systèmes d'exploitation et d'hyperviseurs à l'aide des méthodes d'analyse statique (preuve de programmes, analyse de valeurs). Un des composants critiques à vérifier, le service de mémoire virtuelle, permet d'allouer la mémoire dynamiquement, créer, modifier et détruire des objets systèmes tels que les domaines, les threads, etc. Un autre exemple de module critique nécessitant une vérification formelle est le module de contrôle d'accès basé sur un mécanisme de capacités. Les composants critiques seront spécifiés et prouvés à l'aide des outils de preuve automatique ou interactifs adaptés (les greffons Jessie, WP de Frama-C, l'assistant de preuve Coq, etc.) Le prototype Anaxogoros sera utilisé comme le point de départ des travaux. Dans un premier temps, la vérification portera sur le cas d'exécution concurrente sur monoprocesseur, mono-c?ur. Une des difficultés dans la vérification des systèmes d'exploitation (et en particulier des hyperviseurs de Cloud) est liée au parallélisme de leur exécution sur un processeur multi-c?urs. Il faudra spécifier (en adaptant le cas échéant les algorithmes) les composants critiques et adapter les techniques de preuves de leurs propriétés en cas d'exécution parallèle. Le (ou la) candidat(e) aura un Master 2 d'Informatique, et des compétences en méthodes formelles.
Voir le résumé de l'offreDosage de biomarqueurs sanguins par immuno-agglutination des globules rouges
La méthode de référence pour le dosage de biomarqueurs sanguins est la technique ?enzyme-linked immunosorbent assay? (ELISA). Elle est réalisée sur sérum ou plasma, et nécessite une étape pré-analytique de séparation des cellules sanguines, qui se fait généralement par centrifugation. Dans le cadre du développement de tests biologiques rapides de type Point-Of-Care (POC), la centrifugation est difficilement intégrable, et le dosage des cibles d'intérêt nécessite l'utilisation de consommables élaborés de type bandelette. L'objectif de la thèse consiste à mettre au point une méthode alternative de dosage directement sur sang total. Nous proposons de développer le dosage des biomarqueurs sanguins par suivi en continu d'une réaction d'immuno-agglutination des globules rouges via un réactif bifonctionnel. De part cette approche, les globules rouges sont les révélateurs de la réaction de dosage, grâce à l'utilisation d'un anticorps bispécifique qui reconnait d'une part le biomarqueur d'intérêt (protéine, virus, micro-organisme, cellule) et qui permet d'autre part une agglutination des globules rouges. Le suivi de la réaction d'agglutination et la détection sera réalisée par imagerie, méthode facilement intégrable dans un dispositif portable et qui possède une résolution suffisante pour visualiser les cellules sans marquage et en temps réel lors de l'agglutination.
Voir le résumé de l'offreHétéroépitaxie de films de diamant sur iridium pour la dosimétrie médicale
Ce travail de thèse vise à réaliser des films de diamant de très haute qualité cristalline en hétéroépitaxie sur des substrats de Ir (001) / SrTiO3 (001) et à étudier leurs performances comme dosimètres pour la radiothérapie. Ces travaux de recherche seront développés en collaboration avec le consortium du projet ANR HIRIS. Le Laboratoire Capteurs Diamant du CEA LIST a commencé l'hétéroépitaxie du diamant sur iridium en 2007, des films de qualité cristalline à l'état de l'art ont été obtenus [1]. Deux objectifs majeurs seront visés : - L'amélioration de la qualité cristalline des films de diamant. En effet, la densité de dislocations obtenue dans la littérature (> 5x10^8 cm-2) limite toujours les propriétés de transport électronique. Le contrôle de l'homogénéité des domaines formés sur l'Ir (001) nécessite une meilleure connaissance des mécanismes de surface se produisant lors de la nucléation assistée par polarisation. Des études de la chimie de surface (XPS, AES, UPS) et de la topographie (AFM) seront menées en utilisant un montage fonctionnant sous ultra-vide. Cet appareillage permet un suivi séquentiel de la surface sans remise à l'air après l'étape de nucléation. Des observations en microscopie électronique à balayage permettront de caractériser la morphologie des domaines. Des conditions CVD spécifiques seront ensuite utilisées pour la croissance de films de diamant de 300 µm de haute qualité cristalline avec un faible niveau d'impuretés. - Le passage à des substrats de 20x20 mm2 (up-scaling) permettra la reproductibilité. En effet, ceci permettra de disposer de plusieurs échantillons 5x5 mm2 après découpage. L'utilisation de substrats alternatifs comme des couches de SrTiO3 (001) épitaxiées sur silicium facilitera ce up-scaling. L'utilisation du diamant hétéroépitaxié pour la dosimétrie médicale est nouvelle. Les meilleurs échantillons seront sélectionnés et montés comme dosimètres en utilisant la technologie développée au CEA LIST. Après tests en hôpital, les performances seront comparées au diamant monocristallin et aux autres dosimètres actuellement utilisés. [1] A. Chavanne, J. Barjon, B. Vilquin, J. Arabski, J.C. Arnault, Diam. Relat. Mater. 22 (2012) 52?58.
Voir le résumé de l'offreDispositif Adaptatif de Lyse par Impulsions Electriques (DALIE)
Production de bio-molécules pour l'industrie, analyses biologiques, de nombreux procédés requièrent l'ouverture de micro-organismes pour en extraire le contenu. L'objectif final de la thèse proposé est de développer un module micro-fluidique original capable de lyser, c'est-à-dire d' « ouvrir », les microorganismes à des fins d'analyse ou pour exploiter leur potentiel de production. Ce module miniature sera conçu pour être autonome, capable de s'adapter aux propriétés de l'échantillon et peu énergivore. Il pourra ainsi s'intégrer facilement en amont de tous les dispositifs d'analyse biologique qui requièrent une telle étape de préparation. Les champs électriques pulsés sont à la base d'une des techniques permettant d'ouvrir les membranes cellulaires; faciles à intégrer, sans réactifs et peu d'effets secondaires, la technique est prometteuse pour améliorer les procédés courants. Nous proposons d'explorer les champs électriques pulsés dans des configurations inédites assurant une focalisation de l'énergie en un point où le microorganisme transite. Ainsi les effets des champs pulsés pourront être astucieusement amplifiés pour lyser les microorganismes les plus rebelles aux méthodes de lyse classiques. De plus la maitrise fine de ces effets devrait permettre une auto-adaptation de l'intensité des champs à l'échantillon.
Voir le résumé de l'offreConception conjointe Amplificateur de puissance-Antenne pour modules de transmission radiofréquences miniatures et faible pertes
Le CEA LETI développe actuellement des systèmes radiofréquences (RF) intégrés sur puces qui assureront l'efficacité énergétique et la miniaturisation des applications sans-fil de demain. Dans ce contexte, il apparaît nécessaire de trouver de nouvelles voies d'intégration pour proposer des têtes d'émissions RF miniatures à fort rendement énergétique. La thèse proposée aborde la problématique de la conception conjointe Amplificateur de puissance-Antenne pour des systèmes de communication sans fil dans la gamme 0.5-5GHz. L'objectif de la thèse est de proposer des solutions innovantes en termes d'architecture et de circuit pour l'intégration de modules de transmission RF miniatures et présentant de faible pertes, ces solutions devant tirer parti d'une conception conjointe entre amplificateur de puissance (PA) et antenne. Au cours de la thèse, des démonstrateurs capables de gérer des niveaux de puissances RF importants (de l'ordre du watt) avec une efficacité énergétique optimale seront réalisés et intégrés en technologie SOI CMOS afin de valider les solutions proposées. Le(la) doctorant(e) devra être autonome et motivé(e) et posséder de bonnes connaissances en conception de circuits radiofréquences. Il(elle) doit disposer d'une grande rigueur scientifique et être familier avec des outils de conception de circuits tels que CADENCE et ADS. Par ailleurs, des notions de conception d'antenne seront fortement appréciées.
Voir le résumé de l'offreAnalyse de signaux NEMS multi-capteurs en chromatographie gazeuse
Les dispositifs dédiés à l'analyse de gaz ont de nombreuses applications, notamment le contrôle de la qualité de l'air et des gaz naturels ou industriels, ou l'étude des gaz respiratoires. Le LETI travaille en collaboration avec la société APIX sur une nouvelle génération de dispositifs microsystèmes combinant des étapes de préparation des échantillons, de séparation des composants gazeux par des dispositifs de microchromatographie intégrés sur silicium, et de transduction par des détecteurs NEMS (Nano Electro Mechanical Systems). Le défi est d'associer une haute sensibilité pour détecter de très petites quantités de composants, et des capacités de séparation efficaces pour s'affranchir de la complexité du mélange et identifier la signature des molécules ciblées. L'objectif de cette thèse en traitement du signal est de travailler sur la formalisation des problèmes d'analyse des signaux abordés et d'étendre notre méthodologie d'analyse reposant sur l'approche problème inverse associée à un modèle hiérarchique de la chaîne d'analyse, aux dispositifs de microchromatographie gazeuse intégrant des capteurs NEMS multiples. La première application visée est le suivi du pouvoir calorifique d'un gaz naturel. Les ruptures concernent notamment la décomposition de signaux NEMS, la fusion multi-capteurs, l'auto-calibrage et le suivi dynamique temporel.
Voir le résumé de l'offreGénération automatique d'exploits à partir de traces d'erreurs
Assurer la sécurité informatique des infrastructures numériques est un enjeu crucial. Un des points clés est de s'assurer que le logiciel ne contient pas de faille exploitable. Les techniques de vérification automatique de programme, initialement développées pour assurer la sûreté, sont depuis peu adaptées aux besoins de la sécurité. Le problème est que, si ces méthodes permettent effectivement de trouver des bugs, ceux-ci ne sont pas toujours pertinents en termes de sécurité car pas forcément exploitables. Ce sujet de thèse concerne l'analyse de l'exploitabilité d'un bug à partir d'une trace menant à ce bug. Nous nous situons dans le cadre où un bug a déjà été découvert (par fuzzing, remontée utilisateur ou autre) et où une trace (suite d'instructions assembleur) menant au bug est disponible. Nous supposons que cette trace ne permet pas d'exploiter directement le bug. Le but est de développer des méthodes automatiques pour classifier ``l'exploitabilité'' du bug découvert, en utilisant des techniques de vérification automatique pour essayer de ``généraliser'' la trace initiale en une trace effectivement exploitable. Le candidat pourra s'appuyer sur l'expérience de ses encadrants en termes d'analyse de code exécutable et de détection de vulnérabilités. Les principales difficultés du sujet sont d'améliorer l'existant sur les aspects suivants : méthode de généralisation, modèle d'exploitabilité, et modélisation sous-jacente du code bas niveau. Équipe d'accueil. Cette thèse est co-encadrée par le CEA et l'Université de Grenoble. Le candidat sélectionné travaillera au sein du Département d'Ingénierie des Logiciels et Systèmes (DILS) du CEA LIST (Saclay, région parisienne). Il rejoindra plus particulièrement le Laboratoire de Sûreté Logicielle (LSL) où il sera encadré par Sébastien Bardin. Le candidat sera également en contact avec le Laboratoire VERIMAG (Université de Grenoble), où il sera encadré par Marie-Laure Potet (directrice de thèse) et Laurent Mounier. Des visites et séjours dans les deux instituts seront prévus. Cadre. Le sujet de thèse proposé entre dans le cadre du projet ANR BINSEC (Binary-level Security Analysis, 2013-2017), regroupant le CEA, l'Université de Grenoble, le LORIA, l'INRIA Rennes, EADS et Vupen Technologies. Le but de BINSEC est l'application des méthodes formelles à l'analyse de sécurité au niveau binaire.
Voir le résumé de l'offreSystèmes de récupération d'énergie électrostatique à base de fluides
La récupération d'énergie mécanique est une thématique en plein essor visant à développer des dispositifs innovants capables de transformer l'énergie mécanique ambiante (chocs, vibrations,...) en électricité.L'objectif de cette thèse sera de réaliser des systèmes de récupération d'énergie mécanique, exploitant des changements d'états, de formes, de permittivités... que présentent certains fluides lorsqu'ils sont soumis à des effets extérieurs tels que les vibrations, les pressions, les chocs...et de coupler ces effets à une structure de conversion électrostatique: le changement d'état du fluide induit une variation de capacité qui est transformée en énergie électrique. Du fait de leurs faibles puissances de sortie, ces systèmes ont pour objectif premier d'alimenter des réseaux de capteurs autonomes pour l'industrie, l'automobile, l'habitat... afin de remplacer/recharger les batteries. Néanmoins, d'autres applications demandant plus de puissances, telles que la recharge des appareils mobiles (téléphones, lecteurs MP3...), sont également en cours d'étude. Les systèmes de récupération d'énergie à base de fluides semblent prometteurs pour développer de telles applications. Pour plus d'informations : S. Boisseau, G. Despesse, B. Ahmed Seddik. Electrostatic conversion for vibration energy harvesting, Small Scale Energy Harvesting, Intech, 2012, http://dx.doi.org/10.5772/51360
Voir le résumé de l'offreÉtude des contraintes mécaniques et des propriétés électriques dans les transistors à nanofils de silicium
Aujourd'hui, les transistors multigrilles apparaissent comme une solution technologique viable pour les futures noeuds technologiques. L'optimisation des performances de ces transistors avancés nécessite une bonne compréhension des contraintes dans ces structures 3D. L'évaluation locale des contraintes à l'échelle du nanomètre, et l'étude de leurs effets sur les propriétés électriques des transistors à base de nanofils (trigate, Omega-gate) sont deux challenges que nous proposons de relever au cours de cette thèse orientée autour de 3 axes: 1) La mesure locale des contraintes par nanodiffraction électronique (NBED) 2) L'étude de l'effet des contraintes sur les propriétés de transport de ces nanostructures par des mesures avancées (coefficients piezo, mesures cryogéniques, ...) 3) La modélisation physique des propriétés électriques en lien avec les contraintes dans ces structures 3D. Le travail de thèse du candidat s'effectuera au sein de l'équipe de caractérisation électrique du Département des Composants Silicium (DCOS) en étroite collaboration avec la plateforme de nanocaractérisation.
Voir le résumé de l'offreProcédés disruptifs pour transfert de couches de silicium ultrafines
La technologie Smart-cutTM, inventée au LETI et commercialisée par la société SOITEC, est le procédé le plus performant pour la réalisation de substrats SOI à l'échelle industrielle. Son principe repose sur la fracture du siliciumm dans une couche fragile entérée réalisée par implantation ionique d'ions légers. Avec le resserrement des spécifications des substrats SOI(épaisseur du film de Silicium superficiel de plus en plus fine, uniformité,?) prévues par la roadmap des semi-conducteurs, les contraintes sur la maitrise des procédés deviennent de plus en plus drastiques. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse mené dans le cadre d'une collaboration entre le CEA/LETI et le CNRS/CEMES, sera d'étudier des procédés disruptifs et adaptés à ces nouvelles contraintes, pour obtenir la fracture du silicium. Il s'agira donc de développer les procédés envisagés, de les caractériser et de comprendre les mécanismes associés. Nous recherchons un candidat motivé ayant le goût pour des expérimentations variées alliant les développments technologiques sur des équipements de micro-électronique et les études plus fondamentales de compréhension des mécanismes des procédés étudiés.
Voir le résumé de l'offreModélisation et évaluation de protocoles de retransmission de données au sein d'une architecture distribuée multi-commutateurs
Les systèmes temps réels critiques s'inscrivent de plus en plus dans un contexte d'architectures distribuées, que ce soit dans les domaines de l'automobile, de l'avionique ou de la distribution de l'énergie. Dans de tels systèmes, les flux de données réseau ont des contraintes de bout en bout à respecter entre la production et la consommation. La vérification du respect du bon dimensionnement des ressources réseaux par rapport aux besoins applicatifs est une exigence normative compte tenu des objectifs de certification de ce type de systèmes. Les approches existantes de conception de systèmes distribués temps réel critique, par exemple basé sur l'utilisation d'un arbitrage pour l'accès à un réseau basé sur un bus ou dans le cas de commutateurs réseau connectés en full-duplex, nécessite un surdimensionnement des ressources réseau. Dans cette thèse, nous proposons de modéliser et de caractériser un nouveau paradigme de retransmission de données temps réel, et non simplement de trames, au sein d'une architecture multi-commutateurs pour augmenter l'exploitation des capacités réseau et donc diminuer les coûts de ce type de système. En particulier, la définition et l'étude de stratégies de propagation et de regroupement de données sera réalisé en tenant compte des contraintes de bout en bout stricts applicables à ces données. La validation sera réalisé par simulation et au besoin via des évaluations expérimentales.
Voir le résumé de l'offreEtude des relations entre modifications de surface et répartion du lithium dans les électrodes à base de silicium par couplage ToF-SIMS/Auger/XPS
Au sein des batteries Li-ion résident une électrode positive et une électrode négative. Pour ces dernières, le graphite est utilisé de façon standard malgré une capacité spécifique limitée de 372 mA.h/g. Néanmoins, le silicium apparaît comme le matériau d'électrode le plus prometteur grâce à sa capacité spécifique théorique de 3580 mAh/g ; il présente cependant une expansion volumique pouvant atteindre près de 300% lors de l'insertion du lithium. Ces variations de volume conduisent à la pulvérisation des particules et à l'instabilité de l'interface solide-électrolyte (SEI), et donc à la dégradation des électrodes et à la chute des performances électrochimiques au cours des cycles de charge-décharge. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'influence de différents paramètres, tels que la modification de la surface, les conditions de préparation des électrodes ou les conditions de tests sur la répartition du lithium et l'évolution de la SEI. Les possibilités de préparation in situ offertes par le ToF-SIMS présent sur la Plateforme NanoCaractérisation à Minatec, permettent un « usinage » fin des électrodes sous ultra-vide. L'observation de la distribution du Li dans le volume de l'électrode, ou le cas échéant, au sein des particules, est alors rendu possible, soit par imagerie SIMS, soit par imagerie Auger à l'aide d'un transfert adapté. La localisation du Li, en fonction des paramètres décrits ci-dessus, permettra d'améliorer la compréhension du fonctionnement de l'électrode, et ainsi de proposer des améliorations pour la tenue en cyclage et le vieillissement. Le travail de doctorat proposé consistera, dans un premier temps, à développer l'utilisation du FIB in situ pour les applications visées et à maitriser les études croisées SIMS/Auger/XPS. Par la suite, l'impact des différents traitements de surface et des conditions de test sur les mécanismes de lithiation de l'électrode et sur l'évolution de la couche de passivation sera évalué. L'étude sera menée en collaboration avec un partenaire industriel qui pourrait notamment réaliser les traitements de surface.
Voir le résumé de l'offreBiomatériaux pour la délivrance contrôlée de principes hydrophiles et/ou lipophiles ; inclusion dans des pansements instrumentés.
Plusieurs biomatériaux, principalement des polymères d'origine naturelle, sont étudiés ou déjà utilisés dans des dispositifs médicaux. Néanmoins, les systèmes permettant la délivrance de molécules thérapeutiques ne permettent pas toujours une bonne encapsulation de celles-ci, ni un bon contrôle de leur cinétique de relargage. Nous avons développé, breveté et testé in vitro et in vivo des nanoparticules lipidiques biocompatibles pouvant vectoriser des principes actifs lipophiles et/ou hydrophiles. L'objectif du sujet proposé est d'inclure ces vecteurs nanoparticulaires, aux propriétés de vectorisation performantes, dans des matrices de biomatériaux à base de polysaccharides, qui seraient utilisées pour leurs propriétés de structuration. L'association des nanoparticules-réservoirs thérapeutiques avec la matrice polymère structurante sera faite par des liaisons chimiques pouvant être clivées de façon spécifique par des stimuli extérieurs comme un champ électrique ou une irradiation lumineuse. Ainsi, les systèmes développés permettront un relargage de drogues contrôlé dans le temps, et localisé. Au cours de la thèse, seront abordés la synthèse de ces matériaux innovants bio-inspirés nanoparticules-polymères, leur caractérisation, leur mise en forme et leur validation, avec comme démonstrateur modèle un pansement instrumenté.
Voir le résumé de l'offreLe développement et la compréhension des couches III-N pour l'amélioration des transistors de haute puissance
En réponse aux besoins sociétaux sur les énergies alternatives, le CEA-LETI développe une activité sur les composants de puissance, éléments clé de la conversion d'énergie électrique, pour les domaines de l'énergie photovoltaïque et des véhicules électriques. Le CEA-LETI a choisi une technologie de rupture basée sur l'utilisation du Nitrure de Gallium. Cette technologie doit permettre de s'affranchir des limites théoriques du silicium. Les technologies à base de GaN sont cependant beaucoup moins matures que celles basées sur l'utilisation du silicium : ainsi, les propriétés physico-chimiques des couches de GaN et des sous-couches requises pour la croissance, le traitement, de ces couches (dopage, gravure, nettoyage?) requièrent encore un important travail de développement et de compréhension afin de conduire à la réalisation de transistors à très haute performance. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier la croissance de couches de nitrure de gallium sur substrats silicium 200mm, dans le but d'obtenir et d'intégrer des matériaux de haute performance dans les composants de puissance réalisés au LETI. La MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) est une technique très souple, mais également très complexe pour réaliser la croissance par épitaxie de couches de matériaux semi-conducteur. Compte-tenu du grand nombre de paramètres variables, un important travail de compréhension des mécanismes de croissance de ces couches et de leurs performances est requis. Au cours de cette étude, le thésard aura à développer des couches les plus performantes possibles en vue de les intégrer dans des transistors de type HEMT (High Electron Mobility Transistors). Il pourra s'appuyer sur notre équipe de caractérisation qui possède une expertise mondialement reconnue dans les techniques telles que KFM, C-AFM , XPS, CL, PL, TEM, SIMS, Sonde Atomique Tomographique. En outre, le thésard bénéficiera d'une route de fabrication de composants électriques (diodes, transistors) reproductible et efficace afin de caractériser les propriétés électriques des couches développées.
Voir le résumé de l'offreModélisation numérique des phénomènes de transport solutal et mise en ?uvre d'un système de brassage dans un dispositif pilote de cristallisation de silicium pour applications photovoltaïques
Aujourd'hui, les cellules photovoltaïques sont majoritairement fabriquées sur des substrats de silicium. La filière la plus courante met en jeu la solidification directionnelle de lingots à partir d'un bain liquide. Ces lingots sont ensuite découpés en plaquettes qui sont transformées en cellules photovoltaïques. L'objectif principal de recherche dans le domaine vise à la réduction des coûts de production avec deux tendances majeures : une taille de lingot de plus en plus importante et l'utilisation d'un silicium de moindre qualité que le standard électronique. Dans ce cadre, la question du contrôle de la convection dans le bain de silicium se pose de façon déterminante, notamment pour ce qui concerne la ségrégation des impuretés. L'objet de la thèse est d'optimiser le champ de convection dans le bain fondu lors de la croissance des lingots de silicium par solidification dirigée. Le candidat devra dans un premier temps identifier les méthodes les plus appropriées. Puis il devra mettre en ?uvre un dispositif expérimental en eau permettant de caractériser qualitativement et quantitativement l'écoulement généré. Enfin, il devra développer les modèles de simulation numérique correspondants et utiliser les mesures expérimentales comme base à l'ajustement paramétrique.
Voir le résumé de l'offreProtocoles de sécurité efficaces pour les réseaux de capteurs sans-fil basés sur IP et l'Internet des objets
Les réseaux de capteurs sans-fil sont de plus en plus employés dans le domaine industriel, par exemple, pour le contrôle et la surveillance de processus industriels, la télésanté, et les réseaux de distribution d'électricité intelligents (smart grid). Les réseaux de capteurs sont caractérisés par des contraintes en conception, étant donné que les capteurs sont généralement limités en termes d'énergie, de capacité de calcul, et de mémoire. Ces contraintes en termes de ressources et le manque de fiabilité des communications dans le réseau rendent difficile le déploiement de techniques cryptographiques existantes ou de protocoles standards pour leur sécurité. Dans le but de renforcer la tendance des réseaux du futur vers le tout-IP, les travaux de thèse auront pour objectif d'adapter les protocoles de sécurité standards (p. ex., EAP, TLS, IPSec) pour fonctionner dans les réseaux de capteurs, et d'étendre les solutions existantes proposées pour les environnements IP contraints en ressources (p. ex., RPL, CoAP) avec des solutions de sécurité. Les services de sécurité ainsi considérés couvriront des couches multiples : protection des paquets saut-par-saut, l'authentification au réseau et le contrôle d'accès, et enfin la sécurité des données bout-à-bout. Afin de valider la conception et d'évaluer la sécurité et la performance des solutions proposées, la thèse aura aussi pour mission d'élaborer un framework de test pour examiner la réaction du réseau de capteurs sécurisé à des attaques.
Voir le résumé de l'offreMesure embarquée large bande de l'impédance électrique - application aux batteries
Le cadre de l'étude est celui du monitoring de l'état (charge, vieillissement, sécurité) d'une batterie d'un véhicule électrique. La thèse vise l'identification embarquée de l'impédance électrique de la batterie en tenant compte des non linéarités du système. Cet objectif doit permettre de dépasser les limites des systèmes de mesures existants (spectroscopie, identification large bande linéaire). Le travail de conception de l'architecture du système d'identification et des algorithmes de traitement, ainsi que les tests se feront en étroite collaboration avec le LITEN, laboratoire du CEA développant des accumulateurs et des batteries innovants.
Voir le résumé de l'offreEtude de la filière 3D séquentielle en vue d'une optimisation multicritère de circuits (performance/ surface/ complexité) sur les n?uds 11nm et 7nm
L'objectif de cette thèse est de définir les stratégies d'intégrations les plus pertinentes pour optimiser l'intégration 3D séquentielle par rapport à une intégration planaire. La densité, le coût et les performances des circuits devront être pris en compte. La comparaison des stratégies sera faite via une analyse de type PPA (Performance Power Area) sur des circuits du type processeur. Les choix d'intégration possibles sont les suivants: i) Option de partitionnement (N sur P ou CMOS sur CMOS); ii) Intégration de lignes métalliques interniveaux en W ou en Cuivre, diélectrique interniveau en low k ou en oxyde dense iii) Options multi Vt : Une réflexion sur les moyens d'adapter les tensions de seuil des transistors des différents niveaux est nécessaire. iv) Stratégie de contact (intégration de pré-contacts auto-alignés, contacts traversants ou chevauchants). Le travail du candidat se divisera en deux thématiques : 1- Développements technologiques des différentes briques précitées et 2- Evaluation de type PPA. Les études technologiques permettront de définir des manuels de règle de dessin et d'appréhender les difficultés technologiques des différentes options d'intégration. Cette méthodologie permettra au candidat, au terme de la thèse, de statuer sur la / les intégrations offrant les meilleurs compromis performance /complexité de l'intégration
Voir le résumé de l'offreNouveaux modèles de partitionnement de graphes pour le placement/routage sur architectures massivement parallèles
L'apparition, ces dernières années, d'architectures de processeur dites « many-core », c'est-à-dire intégrant plusieurs centaines voire milliers de c?urs de calcul au sein d'une même puce, a ouvert un nouveau domaine d'application pour les problèmes de partitionnement de graphes. En effet, cette classe de problèmes est au c?ur de l'étape dite de placement/routage d'applications sur ces architectures. Cependant, les premiers modèles étudiés ne reflètent que partiellement la complexité des architectures sous-jacentes et de nouveaux modèles plus complets sont nécessaires, modèles qui donnent lieu à de nouvelles variantes du problème de partitionnement de graphe qui seront étudiées dans le cadre de la thèse et pour lesquelles il conviendra de proposer des algorithmes adaptés. Un premier objectif de la thèse est donc d'améliorer le réalisme des modèles par l'introduction de nouvelles contraintes par exemple destinées à garantir l'équilibre des communications inter-clusters dans le réseau sur puce, à prendre en compte d'autres type de contraintes de ressource, en particulier sur les arcs incidents aux partitions, ou encore à fournir des garanties de faisabilité quant au calcul des chemins de routage, post partitionnement. L'introduction de telles contraintes change significativement les propriétés mathématiques des modèles et requiert l'étude de nouveaux algorithmes de résolution. Le second objectif sera d'établir de nouveaux algorithmes de résolution exacte pour les problèmes avec les nouvelles contraintes. On étudiera notamment les approches polyédrales et par branch-and-cut en s'inspirant des travaux précédents réalisés par nos équipes, notamment par exemple des résultats récents sur les méthodes de projection obtenus sur un problème voisin. Enfin, pour les instances de grandes tailles, on s'intéressera à la conception d'heuristiques couplées à des bornes globales permettant de s'assurer de la qualité des résultats fournis par ces derniers algorithmes.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement de capteurs ciblant les lactates et transfert sur électronique imprimée
Les systèmes non invasifs embarqués sur la personne permettent notamment de suivre en temps réel et en continu certains paramètres physiologiques d'un individu. Ainsi, ces systèmes trouvent des applications principalement dans les domaines militaires, de la santé ou du sport. Cependant, ces systèmes se limitent, la plupart du temps, aux suivis de paramètres très simples tels que le pH, la conductivité, la concentration en ions sodium. Or, la détection et le suivi d'éléments plus complexes tels que de petites molécules dans les liquides physiologiques corporels peuvent s'avérer essentiels pour certaines applications. Ainsi, le monitoring des lactates dans la sueur permet d'avoir un reflet de l'activité musculaire des sportifs. Nous proposons un sujet de thèse dont les objectifs seront de développer un patch souple comportant des transistors organiques électrochimiques permettant le monitoring en temps réel de la concentration en lactates dans la sueur d'un sportif et de le tester sur un individu.
Voir le résumé de l'offreArchitecture d'une usine de production d'hydrogène par Electrolyse Haute Température
L'objectif de la thèse est de concevoir par la simulation l'architecture économiquement optimale d'un système ou d'une usine de production d'hydrogène par Electrolyse Haute Température (EHT). L'EHT a ceci de particulier qu'elle met en jeu jusqu'à plusieurs millions de composants élémentaires (SRU pour Single Repeat Unit) qui sont articulés entre eux selon une architecture série/parallèle pour les 4 réseaux d'échange électrique, fluidiques (anode, cathode) et thermique. L'enjeu étant de garantir à la fois l'efficacité et la sûreté de fonctionnement de l'installation industrielle, la stratégie de pilotage est un problème pointu. Le critère d'évaluation final sera le coût minimal de production de l'hydrogène. L'échelle de production visée se situe dans la gamme de la centaine de kilowatts jusqu'à quelques centaines de mégawatts électriques (100 kg/j à 500 t/j de production d'hydrogène). Une attention particulière sera portée à la fonction de conversion électrique peu étudiée jusqu'à présent pour cette application. On s'appuiera pour cela sur des connaissances théoriques concernant les réseaux et les fractales ainsi que sur les méthodologies de sûreté de fonctionnement. On s'inpirera de solutions retenues pour des problématiques analogues (supercalculateur, panneaux photovoltaiques, batteries), qui associent dans leur cas uniquement les dimensions électrique et thermique.
Voir le résumé de l'offreEtude et analyse du vieillissement d'un module batterie soumis à des contraintes vibratoires
Il s'agit de comprendre les phénomènes dominant dans le vieillissement des modules batterie soumis à des contraintes vibratoires. L'objectif est d'établir une démarche de fond concernant les essais vibratoires de modules d'accumulateurs électrochimiques pour véhicules électriques. L'idée est de valider : - l'impact des vibrations mécaniques sur le vieillissement des assemblages en module d'accumulateurs électrochimiques (perte de connexion électrique, augmentation de résistance électrique, tenue des cartes électroniques, tenue mécanique?) - l'impact des vibrations mécaniques sur le vieillissement des accumulateurs électrochimiques au sein d'un module La démarche de fond associe des protocoles expérimentaux et des modélisations numériques.
Voir le résumé de l'offreGestion de la reconfiguration dynamique dans les systèmes distribués, temps réel et à basse consommation.
Le « Smart grid », réseau de distribution d'énergie intelligent, a pour objectif d'utiliser les nouvelles technologies informatiques de manière à optimiser la production et la distribution d'énergie ; et mieux mettre en relation l'offre et la demande entre les producteurs et les consommateurs d'électricité [1]. Dans un Smart Grid, les acteurs d'un domaine particulier (génération d'électricité, stockage, distribution, fournisseurs de services, marchés et consommateurs [2]) interagissent avec des acteurs d'autres domaines. Les caractéristiques principales du Smart Grid sont les suivantes : ? Hétérogénéité : les n?uds dans la grille varient de petits capteurs vers des systèmes de contrôle de plus grande taille. Les communications entre n?uds ont différentes caractéristiques et exigences [3, 4]. ? Robustesse : gestion de la contingence, auto-réparation des réseaux ? Evolutivité et adaptabilité : le système devrait supporter l'introduction de nouveaux n?uds (capteurs, compteurs intelligents, sources de production d'énergie) et de nouveaux services/applications qui vont assurer l'interaction du consommateur avec le réseau Le contexte applicatif des smart grids sera fourni dans le cadre d'un projet collaboratif avec des industriels du domaine : le projet « Energy Positive ». Dans le cadre d'une précédente thèse, le laboratoire a traité la problématique de l'adaptabilité de systèmes embarqués temps réel en respectant les contraintes temporelles des ressources du système. Les différentes configurations ont été prédéfinies lors de la phase de modélisation du système [6]. Le travail de cette thèse étendra les travaux qui ont été déjà réalisés pour traiter la reconfiguration du système en tenant en compte les changements dynamiques qui n'ont pas été planifiés lors de la conception du système. La problématique d'hétérogénéité sera traitée en utilisant une plateforme de modélisation basée sur des composants, et développée par le laboratoire. Cette plateforme supporte le déploiement de systèmes statiques et doit être étendue pour des systèmes dynamiquement adaptatifs, ce qui permettra de traiter la problématique d'évolutivité et adaptabilité dans les smart grids. Le candidat commencera par développer un langage spécifique au domaine des smart grid (comme extension d'UML) qui permettra la modélisation de l'architecture du système, des communications entre les différents acteurs du système et des besoins énergétiques de chaque composant. Le modèle de conception du système conforme à ce langage devra se mettre à jour pour refléter les changements du système durant son exécution et permettre ainsi de raisonner sur l'état du système et effectuer les reconfigurations. C'est pour ça qu'il est nécessaire qu'une partie du modèle existe lors de l'exécution. Elle reflétera le déploiement actuel du système et sera une base pour autoriser l'ajout de nouveaux composants logiciels ou matériels ou pour adapter certains composants déjà existants. Une partie du travail de cette thèse traitera la synchronisation entre le modèle de conception et le modèle à l'exécution (models@runtime). Une autre partie traitera l'adaptabilité du système : le système s'appuiera sur le modèle pendant son exécution pour prendre des décisions de reconfiguration. References: [1] Massoud Amin, S.; Wollenberg, B.F., "Toward a smart grid: power delivery for the 21st century," Power and Energy Magazine, IEEE, vol.3, no.5, pp. 34- 41, Sept.-Oct. 2005 [2] Smart Grid conceptual model, http://smartgrid.ieee.org/ieee-smart-grid/smart-grid-conceptual-model [3] Locke G., Gallagher P., NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards, Release 1.0, Office of the National Coordinator for Smart Grid Interoperability, NIST Special Publication 1108, US, 2010. [4] De Mues, M.O.; Alvarez, A.; Espinoza, A.; Garbajosa, J., "Towards a distributed intelligent ICT architecture for the smart grid," 9th IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN), 2011, pp.745-749, 26-29 July 2011 [5] Blair, G.; Bencomo, N.; France, R.B.; , "Models@ run.time," Computer , vol.42, no.10, pp.22-27, Oct. 2009 doi: 10.1109/MC.2009.326 [6] Boukhanoufa, M. L.; Radermacher, A.; Terrier F.; Offline validation of real-time application constraints considering adaptation rules, 8th IEEE International Conference on Embedded Software and Systems (ICESS-11), Changsha, China, November 16-18, 2011
Voir le résumé de l'offreMise au point d'un modèle pour la simulation de l'auto-assemblage de copolymères à bloc
Du fait du manque de résolution des équipements de photolithographie, il est maintenant évident que la course à la miniaturisation des circuits intégrés ne peut se poursuivre sans faire appel aux techniques de multi-impressions. Heureusement, plusieurs solutions technologiques prometteuses sont en développement actuellement pour pallier ce problème. Parmi celles-ci, l'auto arrangement de copolymères à bloc autour de structures exposées en photolithographie classique constitue une méthode élégante de maîtriser les coûts de fabrication. Les matériaux et les procédés associés s'améliorent de jour en jour à tel point qu'il devient important de se préparer à leur introduction en production. La première pierre à l'édifice revient au développement de modèles qui soient suffisamment précis et rapides pour pouvoir construire les règles de dessin nécessaires à la réalisation de circuits fonctionnels.
Voir le résumé de l'offreCompilation et Analyse de Langages Fonctionnels pour les Systèmes Hybrides
La conception de systèmes embarqués industriels se fonde essentiellement sur des langages de programmation graphiques de haut niveau tels Matlab/Simulink permettant un design rapide des systèmes. Ces langages ne sont cependant pas très adaptés à une analyse formelle des systèmes embarqués et leur aspect uniquement graphique rend difficile la modularité des programmes. Cette thèse propose de définir un nouveau langage pour la modélisation de systèmes hybrides, fondé sur le paradigme de la programmation fonctionnelle. Le candidat devra également définir une chaîne de compilation pour ce langage en vue de sa simulation, ainsi que de l'utilisation de techniques d'optimisation du code généré afin rendre la simulation la plus efficace possible. Enfin, les techniques d'analyse développées dans le logiciel HySon (simulateur ensembliste garanti développé par le CEA) devront être étendues et implémentées pour ce nouveau langage.
Voir le résumé de l'offreImagerie grand champ en anatomo-pathologie
Une imagerie grand champs (>1cm2) de la biopsie est un besoin fort exprimé par les chirurgiens. L'objectif de la thèse est de développer des méthodes optiques permettant d'analyser des empreinte de tissus ou des prélèvements de liquide. En particulier la méthode devra permettre de définir des zones d'intérêt pour convenir d'analyses complémentaires en spectroscopie (masse, Raman, IR, etc.).
Voir le résumé de l'offreSystème embarqué de perception d'obstacles en environnements dynamiques
L'objectif de la thèse est la proposition d'une solution matérielle/logicielle pour un système de perception devant être embarqué dans des véhicules mobiles (bus, automobiles, etc.). Ce système est destiné à anticiper des collisions potentielles que pourraient subir les équipements mobiles. Dans ce contexte, un ensemble de capteurs de différent type sont installés sur un véhicule. Les informations extraites sont traitées en temps réel par un algorithme bayésien appelé Filtre Bayésien d'Occupation (BOF de l'anglais Bayesian Occupancy Filter). Le traitement du BOF est particulièrement bien adapté aux architectures parallèles grâce à sa représentation matricielle. Aujourd'hui, ce traitement est implémenté sur une station de travail à l'aide d'un puissant GPGPU. Le candidat à la thèse devra proposer une solution d'intégration de ce type d'algorithme en exploitant les nouvelles architectures multi-c?urs embarquées. L'optimisation de l'algorithme ainsi que le partitionnement matérielle/logicielle seront étudiés pour atteindre les performances en temps réels à moindre coût énergétique. Cette thèse se déroulera au sein du LIALP rattachés au département DACLE du LETI en collaboration avec l'INRIA Rhône-Alpes.
Voir le résumé de l'offreTomographie optique multispectrale résolue en temps
Grâce à la lumière infrarouge, il est possible de sonder des milieux très diffusants tels que des tissus biologiques afin de diagnostiquer certains cancers ou afin d'étudier des processus biologiques. Pour cela, on réalise une tomographie optique consistant à illuminer un milieu biologique suivant un grand nombre de points sources et à analyser la réponse de ce milieu afin de reconstruire des caractéristiques optiques en trois dimensions. Afin d'améliorer la qualité de l'information, nous proposons d'utiliser une source de lumière impulsionnelle conjointement à une approche multispectrale. Le doctorant mettra en ?uvre une source laser supercontinuum associée à un système de sélection de la longueur d'onde et une détection résolue en temps. Une algorithmie de traitements des signaux sera développée afin de reconstruire les tissus biologiques sur une base de matériaux. Enfin, les apports de l'approche seront évalués par le doctorant.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'un matériau conducteur et biocompatible pour le monitoring de cultures cellulaires
Divers dispositifs permettant la multiplication de bactéries sous forme de micro-colonies sur des milieux nutritifs en présence ou non d'antibiotiques existent sur le marché cependant ces dispositifs, bien que simple et efficace, présentent des inconvénients importants tels que les temps d'incubation très longs et l'absence d'informations sur les messagers chimiques mis en jeu lors de la communication cellulaire. Afin de répondre à cette problématique, nous proposons un sujet de thèse dont les objectifs principaux consisteront à i/ développer un polymère conducteur (PEDOT) biocompatible, perméable aux nutriments selon un procédé qui permettra l'obtention d'un matériau rigide, de fine épaisseur et à porosité transverse et ii/ à étudier les modifications de propriétés électriques globale de celui-ci lors de multiplication cellulaire.
Voir le résumé de l'offreArchitecture intégrée massivement parallèle pour la lecture de résonateurs NEMS
L'intérêt des nano-résonateurs en silicium pour la mesure de masses extrêmement faibles a été démontré ces dernières années par plusieurs équipes de recherche, dont le CEA-Leti. Le principe de mesure repose sur la dépendance de la fréquence de résonance d'une nano-poutre envers sa masse, qui, très faible, peut se trouver modifiée significativement par l'adsorption de molécules. Les futurs systèmes de mesure exploitant cet effet seront à la fois compacts et performants et apporteront des progrès importants dans les domaines de la détection de gaz et de la spectrométrie de masse. L'électronique de lecture d'un tel système en est un maillon essentiel, aujourd'hui réalisé en électronique discrète. Les premières versions intégrées sont actuellement à l'étude, pour la lecture de quelques résonateurs. Le passage à une solution intégrée capable de lire un très grand nombre de NEMS (plusieurs centaines de milliers) nécessite une étude d'architecture prenant en compte les bruits, la consommation, les dispersions technologiques, etc., qui fait l'objet de la thèse.
Voir le résumé de l'offreCorrection du rayonnement diffusé Compton en imagerie multi-énergies radiographique et tomographique
L'imagerie à rayons X est une technique utilisée tant dans le domaine du diagnostic médical que du contrôle de pièces industrielles ou de la sécurité. Les détecteurs à rayons X conventionnels fonctionnent par intégration de l'énergie des photons sur tout le spectre, et fournissent une seule valeur par pixel. Cette valeur est en fait la somme de deux signaux : le signal direct, provenant linéairement du foyer du générateur, et mesurant les photons non atténués par l'effet photoélectrique, et le signal diffusé incohérent, où les photons ayant interagit ont changé de direction et d'énergie. Le rayonnement diffusé induit donc une modification des valeurs de l'image, rédhibitoire à toute quantification, et importante dès que le capteur est bi-dimensionnel. De nombreuses méthodes de correction du rayonnement diffusé existent. Mais les détecteurs émergents à base de semi-conducteurs, qui donnent le spectre énergétique complet en chaque pixel, imposent l'évolution des méthodes de traitement. L'objectif global de la thèse est de développer des méthodes d'estimation puis de correction du diffusé en imagerie spectrale. On utilisera des simulations numériques ainsi que des dispositifs expérimentaux. On testera la généralisation des méthodes actuelles mono-spectre, puis des méthodes plus originales intégrant tous les canaux d'énergies seront investiguées. Elles considéreront le cadre radiographique comme tomographique.
Voir le résumé de l'offreDétecteur spectrométrique pour la mammographie et traitements associés
Les détecteurs à base de CdTe et CdZnTe ont été développés pour les applications de spectrométrie X et gamma de haute résolution à température ambiante. Les progrès récents réalisés sur ce type de détecteur, ainsi que le développement de circuits électroniques de lecture rapides, permettent d'envisager l'utilisation de ce type de détecteurs pour des applications d'imagerie ou de tomographie des rayons X résolue en énergie. Plusieurs équipes de recherche ont développé des circuits intégrés de ce type permettant l'imagerie des RX avec des résolutions allant de 250 à 1000 µm et un nombre de canaux d'énergie compris entre 2 et 5. Au laboratoire LDET a été développée une solution originale avec un circuit fournissant des spectres de haute résolution sur 256 canaux d'énergie pour chaque pixel. Des études sont en cours pour étendre le concept à des détecteurs matriciels et affiner la résolution. L'objet principal de la thèse est l'étude du potentiel de la spectrométrie haute résolution dans le cadre la mammographie. Le travail de thèse s'appuierait sur un couplage entre la simulation et l'étude expérimentale de différentes architectures de détection et un travail de développement de méthodes de traitement des données issues de ces détecteurs spectrométriques. Les besoins identifiés du point de vue du traitement de l'information en mammographie recouvrent différentes applications, comme la détection des nodules, la détection des micro-calcifications, la distinction entre types de tissus (+- fibreux) et l'imagerie de contraste.
Voir le résumé de l'offreOscillateurs MEMS à entrefer solide pour la détection ultrasensible de masse en milieu liquide
La thèse portera sur le développement d'une nouvelle famille de biocapteurs médicaux et environnementaux à base d'oscillateurs électromécaniques de type MEMS fonctionnant en milieu liquide. Les applications visées concernent le diagnostic au chevet du malade (« point of care »), la détection de matières toxiques et infectieuses pour l'environnement. Plutôt qu'un détecteur à base de poutre sollicitée en flexion (structures classiques), l'élément sensible sera composé d'un oscillateur de type plaque MEMS à entrefer solide. Cette configuration permettra la mise en contact directe d'une face avec un analyte liquide, sans risque d'électrolyse, ni risque de stiction lors des étapes de fonctionnalisation en voie liquide. Ce sujet de thèse nécessitera un travail de modélisation du capteur, la réalisation de composants sur les plateformes de fabrication du LETI, et enfin des validations expérimentales sur des applications bien ciblées.
Voir le résumé de l'offreApprendre pour suivre: exploitation du contexte et de raisonnement probabiliste pour renforcer les connaissances.
Le Laboratoire Vision et Ingénierie des Contenus (LVIC) regroupe 80 chercheurs autour de thèmes de recherche qui sont l'analyse de documents multimédia, la réalité augmentée et l'analyse de scène. A travers ses activités, le LVIC collabore avec de grands groupes Renault, THALES, SNCF et un réseau de PME innovantes Diotasoft, Arcure... A travers des projets de R&D, le laboratoire développe des systèmes d'analyse vidéo automatique en temps réel intégrant des techniques évoluées de suivi temporel d'objets dans la scène. Dans le cadre de cette thèse, l'objectif du laboratoire est de segmenter et de suivre des piétons dans des scènes urbaines réelles ce qui induit des apparences fortement variables et de fréquentes interactions. Une problématique scientifique forte réside dans la capacité à apprendre une signature visuelle pertinente des personnes, c'est-à-dire discriminante et robuste, pour réaliser un suivi efficace. Pour cela, il faut à la fois disposer d'un nombre important de descriptions ainsi que de données précises et de qualité. Aujourd'hui, les approches 3D de suivi d'agents multiples s'appuient sur des modèles rigides de formes et d'apparences et font appel à des modules évolués de segmentation du fond, de classification et de modélisation d'apparence. Ces approches fournissent un grand nombre de descriptions fiables. A l'opposé, beaucoup d'approches récentes, concernant le suivi d'une cible inconnue à partir d'une caméra embarquée, s'appuie sur des modèles 2D de cibles souples et déformables à base de points d'intérêts et font appel à des modules très dynamiques de modélisation de l'apparence. Elles semblent plus pertinentes pour obtenir des données précises et de qualités. Au final, l'objectif est donc de parvenir à exploiter les meilleurs concepts de ces deux domaines. L'idée essentielle de la thèse repose sur l'exploitation du contexte et de raisonnements probabilistes pour renforcer les connaissances sur l'apparence des personnes et pouvoir les différencier en permanence.
Voir le résumé de l'offreSynthèse de biocarburants : étude du comportement de poudres de biomasse dans un procédé de gazéification
L'une des voies envisagées pour produire des biocarburants de seconde génération consiste à gazéifier de la biomasse, puis à synthétiser le carburant à partir du gaz obtenu (voie dite thermochimique). Pour l'étape de gazéification proprement dite, la technologie identifiée est celle des réacteurs à flux entrainé, déjà mise en ?uvre dans les procédés de gazéification de charbon ou de résidus pétroliers lourds liquides. Dans ce type de réacteur, la biomasse devra être injectée sous forme de particules fines (maximum quelques centaines de µm). Or les poudres fines de biomasse ont tendance à former des agglomérats qui conduisent à des colmatages dans les organes de stockage et/ou de convoyage. Ce point constitue l'un des verrous technologiques au développement de procédés de gazéification de biomasse. Le sujet de thèse proposé consiste en une étude de différentes voies envisageables pour améliorer la coulabilité de ces poudres. Il comprend un volet expérimental de caractérisation des poudres, et un volet d'interprétation et de modélisation, permettant d'expliquer et de décrire le comportement d'une poudre donnée à partir de la mesure de paramètres clefs à identifier.
Voir le résumé de l'offreRecalage temps réel de modèles CAO sur des objets mobiles, articulées et/ou démontables
Le laboratoire LVIC du CEA-LIST possède une expertise dans le domaine de la réalité augmentée et en particulier sur les méthodes de localisation temps réel d'une caméra par rapport à un objet d'intérêt. Alors que les solutions de l'état de l'art se limitent soit à localiser un objet connu à l'aide de son seul modèle CAO (model-based tracking), soit à estimer le mouvement de la caméra dans un environnement inconnu (SLAM), la solution développée au sein du laboratoire permet de fusionner ces deux approches dans un unique cadre appelé SLAM contraint. Cette approche de localisation en environnement partiellement connu permet d'atteindre un niveau de précision et de robustesse inégalé. Cependant, la solution actuelle repose sur l'hypothèse que l'objet d'intérêt est rigide, statique dans la scène et que sa configuration géométrique est stable dans le temps ce qui est limitant pour beaucoup d'applications comme par exemple la maintenance industriel où la stabilité géométrique dans le temps de l'objet à réparer n'est pas assurée de par les démontages et remontages successifs des différentes pièces. L'objectif de cette thèse est donc de proposer une solution innovante pour la localisation temps réel par vision d'objets à partir de leur modèle CAO en généralisant notre approche de localisation par SLAM contraint à des cas plus complexes que sont les objets mobiles, articulées et démontables pour lesquelles aucune solution satisfaisante n'existe aujourd'hui aussi bien dans les domaines académique qu' industriel.
Voir le résumé de l'offreAmélioration des propriétés magnétiques des aimants NdFeB par l'étude de l'évolution microstructurale au cours du frittage et des revenus
Les aimants permanents néodyme-fer-bore (Nd-Fe-B) sont les plus performants actuellement connus. Ils représentent un enjeu stratégique pour le développement de moteurs et de générateurs plus efficaces (véhicules hybrides, éoliennes). Ces aimants sont obtenus à partir de poudres frittées en présence d'une faible quantité de phase liquide. Le frittage permet ainsi d'obtenir un champ rémanent élevé (supérieur à 1 Tesla). En revanche, la résistance à la désaimantation (coercitivité) nécessitera des traitements thermiques de revenus. Elle dépendra fortement de la microstructure obtenue, notamment de la chimie et de la qualité cristalline des phases inter-granulaires. Le but de la thèse est de comprendre et maitriser l'évolution microstructurale des aimants NdFeB lors des différentes étapes du frittage et des revenus, en fonction de la granulométrie de la poudre, afin d'améliorer la coercitivité des aimants Nd-Fe-B. Le travail de doctorat reposera notamment sur une approche expérimentale basée sur des analyses en dilatomètrie pour préciser le comportement au frittage et des analyses thermiques (DSC ou ATD) pour déterminer les domaines de températures optimales pour les traitements de revenus. Un contrôle de la microstructure notamment par microscopie électronique à balayage (MEB) à haute résolution, ainsi que par diffraction X, sera réalisé sur les échantillons frittés. Les propriétés magnétiques des aimants ainsi obtenus seront caractérisées à l'aide d'un magnétomètre.
Voir le résumé de l'offreAnalyse de code pour la recherche de vulnérabilités sur composants sécurisés
Dans le cadre de l'évaluation de la sécurité des cartes à puce, une analyse de code est menée pour identifier les vulnérabilités utilisables par des hackers. Cette analyse est aujourd'hui "manuelle" d'où un risque d'erreur et des difficultés à prouver la qualité du travail effectué. De premières études, utilisant des techniques d'analyses statiques, ont été menées sur un nombre restreint d'attaques. Par ailleurs, des techniques dynamiques, par modification du code en phase d'exécution, ont été mises en ?uvre. Cette thèse devra étudier de nouvelles techniques d'analyses statiques et les mixer avec les aspects dynamiques afin d'optimiser les recherches de vulnérabilités. Ces travaux pourraient déboucher sur un analyseur de code automatique. Les questions à aborder sont les suivantes : - comment modéliser les effets des attaques sur l'exécution d'un code ? - quelles optimisations peuvent être appliquées dans le cadre de l'analyse dynamique du code?
Voir le résumé de l'offreAnalyse et modélisation dynamique de systèmes d'électrolyse basse température couplés à une source intermittente pour stockage électrique
Dans le contexte du développement du stockage de l'énergie électrique, comprendre et modéliser le comportement dynamique des systèmes d'électrolyse basse température couplés à des sources d'énergie intermittentes est primordial, tant d'un point de vue technologique que d'un point de vue économique. En effet, le couplage d'un système d'électrolyse à (i) une source d'électricité intermittente en amont et à (ii) un système de stockage d'hydrogène en aval impose des performances élevées en régime dynamique qui dépendent des choix technologiques effectués. Ces performances sont liées aux inerties fortement couplées d'origine électrique, électrochimique, fluidique et thermique et la compréhension du comportement dynamique des différents éléments à l'échelle système puis leur modélisation sont donc critiques en fonctionnement intermittent (suivi de charge ou arrêts/démarrages fréquents). Dans le cadre de la thèse, la modélisation de la chaîne énergétique sera réalisée selon le formalisme Bond Graph, bien adapté à la modélisation des systèmes dynamiques. La validation expérimentale des modèles développés sera réalisée sur une chaine expérimentale d'électrolyse PEM (et éventuellement alcaline) au CEA à une échelle représentative des systèmes industriels. L'approche permettra la comparaison de solutions technologiques et apportera une aide à la conception de systèmes d'électrolyse.
Voir le résumé de l'offreNouveaux systèmes d'imagerie médicale exploitant la diffraction X en dispersion d'énergie à l'aide de détecteurs spectrométriques CdZnTe.
Le contexte de la thèse est celui de la mesure du rayonnement X diffracté en énergie dispersive (EDXRD) à l'aide de détecteurs semi-conducteurs spectrométriques, pour des applications médicales. Aujourd'hui, la plupart des systèmes d'imagerie médicale par rayons X exploitent le rayonnement transmis à travers les tissus. L'apparition récente de détecteurs résolus en énergie, à base de semi-conducteurs notamment, permet d'envisager l'exploitation d'un autre type de rayonnement: le rayonnement diffracté (ou diffusé petit angle). La mesure de spectres de diffraction peut apporter de nouvelles informations liées à la structure moléculaire des tissus examinés, et ainsi améliorer le diagnostic final. Les modalités visées sont la détection et l'analyse de tumeurs en imagerie du sein, de calculs rénaux, l'ostéodensitométrie, et même la mesure de diffraction de nanoparticules utilisées comme agents de contraste. Les détecteurs spectrométriques de type CdZnTe, développés au laboratoire LDET, présentent toutes les performances (résolution en énergie, sensibilité, résolution spatiale, compacité) nécessaires à la mesure de spectres diffractés pertinents dans le contexte médical en condition clinique. L'objectif de la thèse consistera donc à l'étude de faisabilité d'un tel système de détection. Il s'agira d'une approche globale de conception de système, combinant dimensionnement géométrique, notamment des collimateurs, et adaptation de technologie et d'architecture de détecteurs spectrométriques.
Voir le résumé de l'offreIntégration hétérogène d'une source laser à cascade quantique sur Silicium pour la détection de gaz
Les capteurs de gaz basés sur la détection optique sont déjà présents dans de nombreux domaines(surveillance d'émissions chimiques, mesure de la pollution de l'air, détection de traces d'explosifs, détection biologique). Toutefois, les capteurs de gaz optiques disponibles aujourd'hui sont volumineux, complexes et ont un coût très élevé. En conséquence, ils ne sont pas voués à un déploiement de masse. L'objectif de la thèse est de réaliser un capteur de gaz miniaturisé et à faible coût, ramenant la spectroscopie à l'échelle d'un laboratoire sur puce, par l'intégration hybride d'un laser à cascade quantique (QCL) sur un circuit intégré photonique en Silicium(PIC). Les QCL, en matériaux III-V, couvrent en effet une large portion spectrale de l'infrarouge moyen (MIR, de 3-12 um), dans laquelle de nombreux produits chimiques d'intérêt pour la sécurité présentent de fortes raies d'absorption. Le travail consistera en la conception et la modélisation du couplage optique entre le QCL et le PIC Si, en tenant compte des contraintes technologiques pour un procédé viable associant matériaux III-V et Silicium.
Voir le résumé de l'offreFiabilité des interconnexions de systèmes 3D en silicium reportés sur substrat flexible pour les applications médicales
Le CEA-LETI développe des micro-systèmes électroniques à très haute intégration. Ces développements ont pour objectif de réussir à empiler et interconnecter les composants électroniques de façon à créer des circuits en 3 dimensions. Ce type d'intégration 3D ouvre la porte au développement de systèmes intégrés plus performants qui seront plus petits, plus rapides et qui consommeront moins. Ainsi, les circuits 3D présentent de réels avantages non seulement pour les applications mobiles mais aussi pour les applications médicales. Dans le cadre des applications médicales, l'une des voies explorées est le report de composants en silicium sur des substrats flexibles. En effet, ce type de technologies est parfaitement adapté au développement d'implants médicaux ou de pansements intelligents. C'est dans le cadre du développement de circuits 3D sur substrats souples pour les applications médicales que se déroulera la thèse. Le travail de recherche demandé sera focalisé sur la caractérisation électro-mécanique, la simulation multi-physique et la fiabilité.
Voir le résumé de l'offreReconnaissance automatique de marques et modèles de véhicules
L'identification des véhicules est une tâche difficile dans les systèmes de transport intelligent et de surveillance automatique. Plusieurs systèmes de vision dédiés à la reconnaissance de véhicules dans des séquences d'images ont été proposés. La reconnaissance de plaque d'immatriculation a été largement abordée dans la littérature. Cependant, cette méthode peut se révéler insuffisante, en particulier lorsque le numéro d'immatriculation est occulté. Une alternative à cette approche est l'identification de la marque/modèle du véhicule qui a des applications potentiellement plus larges comme le suivi des véhicules, le recensement des véhicules, l'automatisation de l'accès et du contrôle des véhicules. L'objectif de cette thèse est de concevoir et développer un système de reconnaissance de marque/modèle d'un véhicule dans une vidéo acquise à partir d'un point de vue arbitraire. Concrètement, les questions suivantes seront investiguées : (1) la classification du type de véhicule, (2) la détection du point de vue et l'estimation de la pose, (3) la mise en correspondance 2D-3D par projection du modèle 3D dans la scène, (4) l'identification du véhicule par reconstruction de son modèle 3D, (5) la reconnaissance du logo du véhicule. Le cadre théorique de cette thèse est la classification multi-classes, qui comporte deux volets : la représentation des caractéristiques et la classification. La première partie importante, c.-à-d. l'extraction des descripteurs à partir des images de véhicules (image d'intensité et/ou image de profondeur), devrait caractériser les différences entre les marques et modèles. La deuxième partie consiste à concevoir des systèmes de classification précis et robustes. Selon la représentation des caractéristiques, des algorithmes d'apprentissage de l'état de l'art (SVM, boosting, plus proche voisin ...) seront utilisés. Les méthodes développées seront d'abord évaluées sur une base de vidéos de véhicules. Le système sera ensuite expérimenté en conditions réelles.
Voir le résumé de l'offreRecherche multimédia à large échelle
Des documents multimédias sont produits en grande quantité chaque jour sans que les outils disponibles pour explorer ces données soient pleinement satisfaisants. Plusieurs difficultés doivent être surmontées pour mettre en place de tels outils. Le sujet de thèse proposé consiste à explorer plus particulièrement (i) l'extraction de connaissance depuis les documents multimédia où, dans une perspective de traitement à large échelle, il s'agira de déterminer quelles étapes sont indispensables et dans quelle mesure elles peuvent être optimisées; (ii) le processus d'indexation ou d'apprentissage qui permet d'organiser les signatures de manière à ce qu'elles soient fouillée efficacement; un défi consiste à trouver des manières efficaces pour combiner les information visuelles et textuelles (iii) l'efficience de l'accès aux données et de la répartition des traitements, à la fois pour paralléliser les traitements en phase d'indexation et établir des structures de données capables de répartir une base de données sur plusieurs machines; (iv) une attention particulière sera portée à l'évaluation des travaux développés, qui devra être menée sur des corpus de tailles significatives et reconnus par la communauté scientifique et industrielle.
Voir le résumé de l'offreIntégration technologique alternative pour l'élaboration de modules électroniques de puissance
Le CEA-LETI est un institut de recherche appliquée réputé ayant pour objectif le développement et le transfert de technologies innovantes vers l'industrie. Au sein de cet institut, le Laboratoire des Substrats Avancés develope des solutions d'assemblage et report de films minces notamment basées sur le procédé de collage direct sur lequel le laboratoire possède une renommée international. Le G2Elab ? UMR CNRS/G-INP/UJF est un laboratoire de recherche universitaire focalisant quant à lui son activité dans le domaine de l'énergie électrique, et notamment dans l'étude de mécanismes de gestion de l'électricité et de structures d'électronique de puissance innovantes. Ces deux instituts travaillent d'ores et déjà en étroite collaboration afin de développer une structure de module de puissance disruptive afin d'adresser les problématiques actuelles de performance, compacité et coût dans ce domaine. L'objectif de cette thèse est de développer l'intégration complète de ces modules de puissance en se basant sur un procédé alternatif de collage direct de composants sur des substrats métalliques. Pour cela, le travail consistera dans un premier temps en des simulations thermique, électrique et mécanique afin d'étudier le rôle précis et l'impact du substrat métallique sur le module de puissance. Les mécanismes ainsi identifiés et les empilements définis, il faudra alors développer le procédé d'assemblage sur le substrat métallique en appréhendant les mécanismes de dilation thermique, d'adhésion moléculaire et de fiabilité électromécanique. Une fois les assemblages réalisés, il conviendra alors de caractériser la fonctionnalité des modules et d'appréhender la performance finale notamment de point de vue des phénomènes électromagnétiques parasites.
Voir le résumé de l'offreEtude de la préparation de surface de matériaux semiconducteurs III-Nitrures
Les matériaux semi-conducteurs III-V présentent un fort potentiel, soit en tant que matériaux canal à forte mobilité pour les électrons en microélectronique, soit en tant que matériaux à forte tenue en tension pour les composants de puissance, ou encore pour des applications photoniques ou photovoltaïques. Le CEA-LETI initie et pilote/manage de nombreux projets innovants utilisant ces matériaux de type III/V en étroite collaboration avec différents industriels. Pour répondre à ces besoins divers, un travail important est nécessaire sur la compréhension des phénomènes de surface, à l'instar de ce qui a été réalisé pour le silicium. De la capacité à nettoyer efficacement et à maitriser les préparations de surface de ces différents types de matériaux dépendront leurs possibilités d'intégrations industrielles. Cette thèse portera principalement sur l'étude des arséniures et des phosphures tels que l'AsGa, l'InGaAs, l'InGaAsP, l'InP, ou des nitrures de gallium GaN, ou encore de l'antimoniure d'indium InSb. Les études seront menées sur des échantillons de différentes tailles selon l'origine mais pourront aller jusqu'à des substrats 300 mm dans le cadre d'épitaxie de matériau III-V sur Si. La thèse se déroulera dans l'environnement de la plateforme technologique du CEA-LETI et l'étudiant aura accès à des outils de caractérisations adéquats et performants. Il s'agira dans un premier temps d'étudier et de mesurer les comportements fondamentaux de ces matériaux en solution liquide. Les propriétés des surfaces seront étudiées par mesures de potentiel d'écoulement et de potentiel Zéta, XPS, MEB, AFM, ellipsométrie, XRD, ATR et MIR FTIR, TEM. Les séquences de nettoyage développées seront évaluées sur les substrats par mesure de particule au Surfscan SP1 ou SP2 et mesure de contamination métallique au TXRF. La capacité à éliminer les différents types de contamination sera investiguée à la fois dans les solutions standards dédiées au silicium, mais aussi dans des solutions innovantes si besoin.
Voir le résumé de l'offreRéseaux de microélectrodes en diamant pour des applications analytiques et électrophysiologiques
L'équipe du Laboratoire Capteurs Diamant du CEA-LIST développe depuis plusieurs années des systèmes de microélectrodes en diamant dopé au bore pour diverses applications telles que les biocapteurs ou encore les implants. Ces travaux incluent l'optimisation du matériau synthétisé par la méthode CVD (Chemical Vapour Deposition) au laboratoire et de ses propriétés électrochimiques ainsi qu'un développement des procédés de microstructuration et plus généralement de fabrication de tels systèmes. Une méthode d'activation électrochimique ultra-rapide et pouvant être appliquée directement dans des milieux de mesure complexes a aussi été développée. Cette dernière ouvre de nombreuses portes pour la mesure électrochimique en continu, par exemple pour le diagnostic médical ou encore le contrôle environnemental. Le sujet de thèse s'inscrit dans la continuité de ces travaux en portant l'accent sur la fonctionnalisation de ces électrodes à la fois par des récepteurs organiques ou des catalyseurs métalliques. Les applications visées seront typiquement les biopuces ou les systèmes de type « langue électronique ».
Voir le résumé de l'offreSystèmes microfluidiques pour le contrôle d'encapsulation d'entités biologiques
Le Département des Technologies pour la Biologie et la santé du CEA-LETI développe depuis quelques années des puces microfluidiques pour l'encapsulation de cellules pour des applications de thérapie cellulaire. La première application visée est le traitement du diabète. En effet, une méthode pour palier à un diabète difficilement contrôlable est la greffe de pancréas ou de cellules pancréatiques. Ce dernier type de greffe est accompagné de traitements immunosuppresseurs onéreux et très lourds pour le patient. L'espérance de vie de ces patients est alors d'une quinzaine d'année. Une alternative à la prise de tels traitements est l'encapsulation de ces cellules pancréatiques. En effet, cette coque protège les cellules du système immunitaire du patient tout en préservant leur fonction. Le pancréas est donc remplacé avec succès en limitant les effets néfastes des traitements anti-rejet. Le laboratoire travaille sur le développement de nouvelles technologies microfluidiques permettant une encapsulation efficace et contrôlée de ces cellules. Ce travail s'effectue en partenariat étroit avec des cliniciens de renommé internationale, nous permettant non seulement d'adresser une réelle application clinique mais également de pouvoir mener des expériences à la fois sur des cellules d'intérêts mais également sur différents modèles pré-cliniques. Bien que différentes équipes travaillent sur cette thématique, à ce jour, un point reste bloquant pour parvenir à des systèmes automatisés et pré-industriel. Il s'agit de maitriser précisément le nombre de cellules ou entités biologiques présentes dans chaque capsule. Cela est primordial afin d'obtenir un produit final reproductible, industriel permettant d'offrir aux cliniciens des capsules reproductibles d'une greffe à une autre. C'est le développement de tels systèmes que nous adressons dans le cadre de cette thèse.
Voir le résumé de l'offreTransfert interlingue d'annotations linguistiques à partir de corpus parallèles ou comparables
La thèse se situe dans le contexte de l'automatisation du processus de construction de ressources linguistiques multilingues annotées, domaine dont l'objectif est d'identifier des équivalences terminologiques, morpho-syntaxiques, syntaxiques ou sémantiques à partir de corpus de textes parallèles ou comparables. Le sujet de thèse proposé a pour but d'explorer et d'expérimenter de nouvelles approches de transfert interlingue d'annotations et se propose d'aborder cette problématique selon les trois axes suivants: - L'utilisation d'approches statistiques et de recherche d'information interlingue pour la constitution de corpus de textes parallèles à partir de corpus comparables. Il s'agit de mesurer une certaine similarité entre les textes du corpus comparable afin d'identifier les textes contenant les mêmes phrases. Cette identification peut être réalisée à l'aide d'une représentation vectorielle de ces textes par projection de mots sur un dictionnaire bilingue et en utilisant une mesure de distance de type cosinus sur les nombres, ponctuations et entités nommées. - La constitution de lexiques multilingues en développant de nouvelles approches d'alignement de mots simples, mots composés et expressions à partir de corpus textes comparables. - Le développement du processus de projection interlingue d'annotations à partir de corpus de textes parallèles. L'idée est de développer un modèle de transfert indépendant de la langue pour projeter les annotations terminologiques, morpho-syntaxiques, syntaxiques ou sémantiques de la langue source vers la langue cible.
Voir le résumé de l'offreOptimisation et lntegration de la commande des nouveaux composants de puissance GaN : auto-mesure et la conception conjointe avec une technologie silicium SOI
Pour pallier aux limitations de la technologie silicium dans les applications de puissance, le CEA-LETI développe une filière GaN : des transistors grand gap plus rapides et plus efficaces. Optimiser l'usage de ces composants requiert un circuit de commande à l'écoute des paramètres du composant GaN et qui réagit en fonction de son état. La conception de circuits de contrôles co-intégrés à la fois sur GaN et sur Silicium permet d'optimiser cette commande, selon des critères de performances et de sécurité de fonctionnement. Une telle optimisation se fait déjà de façon désordonnée sur les composants silicium avec l'utilisation de mesures de courant intégrées, tels que les sense en courant. Malheureusement le développement séparé du composant de puissance et du driver rendent les concepteurs de circuit tributaires des composants parasites du transistor de puissance. Ainsi, la séparation des développements, comme dans la majorité des applications, ne permet pas une mise en ?uvre optimale. On propose donc dans ce travail de thèse, de mesurer les paramètres critiques que sont le courant, la tension aux bornes, et la température, au plus près du composants sur GaN, et de les exploiter au mieux au niveau du driver sur technologie silicium. Cette thèse propose ainsi une passerelle entre les développements technologiques GaN et la conception de driver intégré, et requière donc à la fois l'acquisition de compétences sur la structure physique du composant, et des compétences en conception de circuits intégrés en proposant une chaine de traitement intégrée au driver. Cela pour disposer d'un système complet capable de s'auto-évaluer pour optimiser son fonctionnement.
Voir le résumé de l'offreCompréhension des modèles de défectivité de la lithographie par copolymère à blocs
Le développement des nanotechnologies et des nanosciences a permis une miniaturisation en continu des composants de la microélectronique. La lithographie optique à 193nm avec masque est la force motrice de cette évolution. Des techniques de lithographie par Double Patterning, Extrême UV (EUV) ou encore faisceau d'électrons ont été développés ou sont en cours de développement pour répondre aux besoins de cette course à la miniaturisation. Des points bloquants restent à résoudre pour ces solutions technologiques. Notamment, les résines photosensibles commencent à montrer des limitations intrinsèques en termes de résolution, de sensibilité et de rugosité. De plus, leurs utilisations en milieu industriel se révèlent de plus en plus coûteuses. Il devient donc primordial que des approches technologiques innovantes et économiquement attractives soient investiguées pour satisfaire les besoins futurs de l'industrie du semiconducteur et des nanotechnologies. L'auto-assemblage dirigé (DSA) de copolymères à blocs (BCP) est une méthode de lithographie avancée alternative et innovante qui permet de viser une résolution de 20nm. L'équipe DSA du CEA-Leti a développé un procédé de shrink de contacts sur une ligne pilote 300mm. Ce procédé d'élaboration implique successivement la création d'un pré-pattern (grapho-épitaxie) par lithographie 193nm, puis l'intégration d'un système BCP de type PS-PMMA, et enfin le transfert des motifs obtenus. Les travaux seront focalisés sur la problématique de défectivité induite par le procédé copolymère. Il aura pour objet de comprendre les origines des sources de défectivité pour améliorer la mise en place des procédés 300mm.
Voir le résumé de l'offreCapteurs MEMS à veine fluidique intégrée, pour le comptage et pesée de cellules, nanoparticules
L'objectif de ce sujet est le développement d'une nouvelle génération de cytomètre en flux pour le comptage et la pesée de cellules, nanoparticules inorganiques et virus. Le système emploiera des capteurs MEMS gravimétriques à veine fluidique intégrée. Deux types de détecteurs seront étudiés et fabriqués, l'un adapté pour les cellules & bactéries (avec une résolution de l'ordre de quelques pg), l'autre pour les nanoparticules ou objets biologiques de petite taille tels que virus (avec une résolution attendue de quelques ag). Dans les 2 cas, le système sera implémenté sous forme de réseau de capteurs afin d'optimiser le débit fluidique. En parallèle de la phase de fabrication des capteurs, l'étudiant mettra au point des protocoles de comptage en fonction des cibles choisies sur des instruments de laboratoire existants (système Archimède, Cytométre en flux), pour pouvoir ensuite confronter ces résultats avec les performances du système développé pour cette thèse. Les domaines applicatifs visés concernent, l'environnement (analyse de nanoparticules TiO2, et oxyde de fer), et la santé.
Voir le résumé de l'offrePrise en compte des informations tactiles pour la commande de tâches robotiques - Application à la manipulation dextre
Dans le domaine de la robotique en plein essor, attraper un objet et le manipuler sans le casser sont des taches complexes sur lesquelles le CEA mène des recherches depuis de nombreuses années. Pour répondre au mieux à cette problématique, une main artificielle ressemblant à la main humaine a été développée au LIST. Elle comporte 5 doigts, 24 degrés de liberté articulaires et un actionnement optimal. D'autre part, au LETI, l'utilisation des technologies MEMS ont permis le développement de capteurs d'effort tri-axes dont la taille et la sensibilité permettent de les utiliser comme capteurs tactiles. Ils ont d'ailleurs montré des propriétés intéressantes pour la reconnaissance de surface et l'estimation du coefficient de friction qui intervient dans le phénomène de glissement. L'association de ces deux technologies permet d'envisager de traiter de manière optimale la manipulation d'objets glissants. Avec cet objectif, la thèse devra apporter des solutions sur l'extraction de paramètres pertinents à partir des signaux issus des capteurs, la fusion de ces paramètres avec ceux liés à la main et à l'objet à manipuler, et enfin l'adaptation de la commande de la main prenant en compte l'ensemble des informations disponibles. Le travail qui sera réalisé en partie au LETI et en partie au LIST portera sur l'intégration des capteurs sur la main, la réalisation d'expérimentations et l'interprétation des résultats obtenus, la mise au point d'algorithmes et de stratégies de commande, ainsi que sur leur validation expérimentale.
Voir le résumé de l'offreConception, fabrication et caractérisation d'un modulateur optique à faible consommation électrique pour les interconnexions optiques sur Silicium
Les interconnexions électriques deviennent de plus en plus limitantes pour l'augmentation de la densité d'intégration des circuits microélectroniques. La solution la plus prometteuse aujourd'hui est d'introduire des liens optiques inter- ou intra-puce pour assurer des connexions à très haut débit. Une interconnexion optique (ou lien optique) se compose d'un émetteur de lumière, d'un modulateur optique pour coder les informations à transmettre et d'un photodétecteur. Le CEA-Leti et l'IEF sont parmi les meilleures équipes au niveau mondial dans le domaine du guidage, de la modulation et de la photodétection de la lumière sur des puces silicium, technologiquement totalement compatibles avec les puces microélectroniques. Les modulateurs optiques sont l'un des composants les plus importants des liens optiques. Ils doivent présenter une forte efficacité de modulation, de faibles pertes d'insertion, un débit de données de 40 Gb/s et une faible consommation électrique. L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle génération de modulateurs de type capacitif répondant à tous ces critères de performances en s'attachant à réduire la consommation électrique, ce qui est un enjeu majeur pour les applications. Cette thèse sera effectuée au CEA avec un directeur de thèse issu de l'IEF, laboratoire avec lequel nous entretenons de fructueuses collaborations depuis plusieurs années. Le candidat devra s'atteler à la conception électro-optique et photonique du c?ur du modulateur ainsi qu'à la conception d'électrodes RF permettant des débits élevés. Il aura également en charge le suivi de la fabrication de démonstrateurs en salle blanche ainsi que la caractérisation de leurs performances sur les bancs de tests automatisés du laboratoire. Il bénéficiera de la forte complémentarité du CEA-Leti et de l'IEF dans le domaine de la photonique sur silicium pour mener à bien des travaux visant la convergence optique-microélectronique.
Voir le résumé de l'offreCroissance orientée et positionnement de nanofils de silicium sur supports 2D
Ce travail de thèse vise à mettre au point une brique technologique permettant la croissance par CVD catalytique de nanofils de Si orientés sur n'importe quel type de substrat. L'idée est par exemple d'utiliser une couche mince de silice mésoporeuse à porosité ordonnée comme canevas pour la croissance des nanofils. Cette solution présenterait l'avantage d'être compatible avec un grand nombre de substrats et avec les technologies microélectroniques conventionnelles. Différentes approches seront utilisées pour réaliser la silice avec le catalyseur positionné dans la porosité. La croissance de nanofils Si sera ensuite étudiée et les différents nano-objets réalisés seront caractérisés.
Voir le résumé de l'offreMéthodes alternatives de croissance épitaxiale de GaN sur substrat Silicium pour la réalisation de diodes électroluminescentes
Les diodes électroluminescentes (LEDs) bleues, utilisées dans les systèmes d'éclairage à l'état solide, sont à base de matériaux semiconducteurs de la famille des nitrures d'éléments III ( GaN et alliages). Dans les diodes commerciales, les couches actives destinées à émettre les photons sont déposées sur substrats de saphir, mais les industriels et les laboratoires de recherche s'intéressent de plus en plus à l'utilisation de substrats silicium, moins chers et disponibles en grand diamètre jusqu'à 300mm. L'utilisation du substrat Si pour les LEDs pose cependant deux problèmes majeurs. Le premier est lié à la présence d'un grand nombre de dislocations dans les couches épitaxiées, en raison des différences de paramètre de maille entre le silicium et les couches de nitrures, le second à leur différence de coefficient de dilatation thermique, ce qui, après refroidissement post-croissance, met les couches épitaxiées sous tension et se traduit donc par la formation de fissures. Pour pallier ces problèmes, nous envisageons d'utiliser des substrats de silicium sur lesquels sera déposé un masque dans les trous duquel on initiera la croissance de GaN localement.Pour atteindre l'objectif de minimisation de la densité de dislocations et de la contrainte de tension, le travail de thèse demandé consistera principalement à définir et optimiser le masque et les conditions de croissance. Il s'agit donc d'un travail complet de croissance épitaxiale par Epitaxie en Phase Vapeur d'OrganoMétalliques (MOVPE), complété par des études de caractérisations morphologiques, structurales et optiques pour suivre l'évolution du procédé sous tous ses aspects. La thèse s'inscrit dans la recherche de solutions innovantes pour l'éclairage à l'état solide, objectif principal du laboratoire des composants pour éclairage (LCE) du LETI, et se fera en collaboration avec ses chercheurs et technologues. Le travail se fera également en très forte interaction avec le laboratoire CNRS LTM (Laboratoire des Technologies pour le Microélectronique), dont est issu le procédé que l'on se propose ici de développer pour application spécifique aux LEDs.
Voir le résumé de l'offreCaractérisation analytique d'alternatives de réalisation de protocoles de cohérence distribués dans une achitecture MpSoC 3D
Cette thèse cherche à caractériser les performances de variantes de protocoles de cohérence mémoire pour des systèmes multiprocesseurs distribués. En s'appuyant sur des cas concrets (dérivés d'architectures en 3D), on développera un modèle analytique mixte qui combinera la modélisation paramétrique à grain fin au niveau des couples caches/processeurs et une approche plus abstraite (par ex. chaines de Markov, file d'attentes) pour les interactions entre les groupes de processeurs, l'infrastructure et la mémoire centrale. Les critères déterminants sont la latence de transfert de données, le débit, le coût énergétique. On validera les résultats obtenus par simulation.
Voir le résumé de l'offreAugmentation des performances en simulation mécanique interactive par exploitation hybride multi-CPU et multi-GPU
En réponse aux limitations physiques à la montée en fréquence des processeurs modernes, sont apparues des puces intégrants plusieurs processeurs. Parallèlement à cette évolution des CPUs, le marché du HPC a vu apparaître des GPUs contenant plusieurs centaines de coeurs de calcul. L'introduction de nouveaux modèles de programmation comme CUDA ont de plus permis leur usage dans des contextes applicatifs très variés. Peu de travaux se sont intéressés à la mise au point d'algorithmes qui puissent basculer dynamiquement de l'une de ces architectures à l'autre. L'objet de cette thèse est double. Il s'agira d'un coté de mettre au point des algorithmes pour la simulation mécanique qui puisse migrer dynamiquement sur l'architecture la mieux adaptée. De l'autre, il faudra utiliser des approches adaptatives pour n'effectuer que les calculs nécessaires à l'utilisateur et assurer le passage à l'échelle.
Voir le résumé de l'offreEtude de l'effet de la pression sur l'Electrolyse de la Vapeur d'Eau à Haute Température (EVHT) pour produire de l'hydrogène et stocker les nouvelles énergies intermittentes
Dans une perspective de réduction des émissions de CO2, l'Electrolyse de la Vapeur d'eau à Haute Température (EVHT) est une voie alternative pour la production massive d'hydrogène et le stockage des énergies intermittentes. Ce procédé fonctionne à des températures élevées (>700°C). Le passage en phase vapeur et la montée en température de l'étape d'électrolyse permettent de diminuer la quantité d'énergie électrique consommée par la réaction d'électrolyse. La substitution d'une partie de l'énergie électrique totale par de l'énergie thermique, moins onéreuse, se solde par un gain sur le coût énergétique du procédé. De plus, la montée en pression de ce procédé d'électrolyse est d'un intérêt majeur. Elle devrait permettre, d'une part à l'échelle de la cellule électrochimique, d'augmenter les performances, et d'autre part à l'échelle du système, d'éviter l'étape coûteuse de compression de l'hydrogène produit. Le CEA a pour ambition de faire la démonstration de l'intérêt de cette montée en pression. Le travail proposé s'inscrit dans le cadre de cette action en utilisant les moyens d'essais d'électrolyse sous pression déjà mis en place. Cette thèse prévoit une partie expérimentale visant à recueillir des données d'électrolyse sous forte pression (30 bars), une partie caractérisation microstructurale des cellules utilisées et une partie modélisation.
Voir le résumé de l'offreOptimisation de couches minces pérovskites pour les microsystèmes : dopage et nouvelles électrodes
Les matériaux de structure pérovskite en couches minces, et notamment le Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), jouent un rôle de plus en plus important dans les microsystèmes : capacités forte permittivité, dispositifs piézoélectriques, éléments électro-caloriques ou encore détecteurs pyroélectriques. Il subsiste cependant des différences significatives entre les performances atteintes par le matériau massif monocristallin ou céramique et les couches minces. Le potentiel d'amélioration de ces dernières se situe principalement dans 1) la modification subtile de la composition par dopage et 2) la nature des électrodes. Le but de cette thèse est d'identifier les verrous technologiques à surmonter pour que les couches minces atteignent la qualité du matériau massif. On se focalisera principalement sur le PZT, matériau prototype pérovskite, car il est de très loin le matériau le plus avancé, le mieux connu et celui présentant les meilleures propriétés. Le dopage, largement développé pour le massif, en est encore à ses balbutiements pour les couches minces alors que les premières tentatives montrent une amélioration notable de certaines propriétés électriques (constante diélectrique, coefficients piézoélectriques, durée de vie). Les modèles permettant de comprendre les phénomènes physiques mis en jeu par le dopage doivent être développés. La possibilité d'utiliser un métal moins onéreux et de conductivité plus élevée que le platine permettrait à la fois de diminuer les coûts de production et d'adresser des applications nécessitant une diminution des résistances d'accès, comme des dispositifs agiles radio-fréquence ou des actionneurs piézoélectriques matricés. Dans cette thèse, on s'attachera à trouver des alternatives au platine en se concentrant sur les métaux à forte conductivité. Les meilleures barrières à l'oxydation ainsi que les électrodes devront être identifiées à l'aide de considérations théoriques (ab initio, littérature) et technologiques. Cette thèse basée à Grenoble se fera en interaction forte avec les départements technologique, de caractérisation physico-chimique et de simulation du CEA Grenoble, mais aussi de la Direction des Sciences de la Matière au CEA Saclay.
Voir le résumé de l'offreMéthodes d'amélioration de la tenue à la dose cumulée de rayonnement ionisant pour des technologies CMOS émergentes
Les dispositifs électroniques du commerce ne survivent, en général, que très peu de temps lorsqu'on les soumet à des radiations ionisantes. C'est pourquoi on utilise des systèmes électroniques dits « durcis », i.e. conçus pour résister à ce type d'environnement. Dans ces systèmes, l'emploi de technologies CMOS récentes permet d'améliorer notablement leur tenue à la dose cumulée de rayonnement ionisant. Cependant, afin de répondre aux contraintes du Nucléaire civil, la résistance à la dose de ces composants doit malgré tout être renforcée. Le sujet de la thèse consiste à étudier et mettre au point des méthodes efficaces pour améliorer la tenue à la dose de technologies CMOS émergentes telles que le FDSOI. Les stratégies développées seront basées sur la surveillance de l'état de dégradation des circuits et la mise en ?uvre de régénération thermique. L'objectif étant d'obtenir un circuit intégré auto-régénérant basé sur des technologies avancées qui présente une très bonne tenue en dose.
Voir le résumé de l'offreLogique temporelle linaire et synthèse de contrôleurs
Les logiques linaires métriques temporisées ont ceci d'intéressant qu'elles permettent non seulement de spécifier des enchainements d'évènements redoutés mais également aussi de réaliser une synthèse automatique d'observateurs capables de détecter ces mêmes séquences dans un flot d'évènements. Dans les phases de conception des systèmes embarqués, elles apportent ainsi une solution au problème de la transformation des exigences en procédures de vérifications de celles-ci. Dans les phases d'exploitation de ces systèmes, ces mêmes observateurs peuvent aussi être utilisés pour le diagnostic [1], en ce sens que les observateurs générés peuvent lever des alarmes durant le fonctionnement d'un système, alarmes qu'un superviseur peut exploiter pour agir sur le système (placement ce celui-ci en mode de fonctionnement dégradé par exemple). Sous l'aspect du contrôle, se limiter au seul schéma alarme/superviseur, semble très réducteur. Cela est du au fait que la plupart des logiques utilisées ne présentent qu'un aspect observation, l'aspect action étant absent. La thèse visera à explorer les possibilités d'utilisation des logiques temporisées comme langage de synthèse de contrôleurs, en y introduisant des aspects action. On étudiera aussi l'interaction/intégration/complémentarité avec d'autres approches de contrôle basées sur des ensembles de règles, comme le contrôle basé sur la logique floue [2] par exemple. Le candidat devra principalement : 1. Etablir un état de l'art sur le contrôle de systèmes embarqués fondé sur l'exploitation d'ensemble de règles d'action 2. Apporter un aspect action aux logiques temporelles utilisées en diagnostic 3. Programmer un démonstrateur permettant une expérimentation (en situation réelle ou simulée) 4. Evaluer le gain en termes d'efficacité du contrôle et d'ergonomie de conception [1] M. Batteux, P. Dague, N. Rapin et P. Fiani : Diagnosability study of technological systems. Modern Approaches in Applied Intelligence - 24th International Conference on Industrial Engineering and Other Applications of Applied Intelligent Systems, IEA/AIE 2011, Syracuse, NY, USA, June 28 - July 1, 2011 [2] Kevin M. Passino and Stephen Yurkovich, Fuzzy Control, Addison Wesley Longman, Menlo Park, CA, 1998.
Voir le résumé de l'offreModélisation des erreurs overlay pour la lithographie multifaisceaux MAPPER MATRIX
L'évolution des performances des circuits intégrés repose historiquement sur la réduction de la taille des composants. Au sein du CEA-LETI, le laboratoire de lithographie (LLIT) se situe au c?ur de cette approche dite « more Moore » en étudiant différentes options de lithographie faibles coûts pour les n?uds technologiques futurs. En particulier, le laboratoire s'est doté d'une plateforme expérimentale de lithographie électronique multifaisceaux « MATRIX » de la société Mapper Lithography : celle-ci comportera à terme 13000 faisceaux électroniques fonctionnant individuellement et en parallèle. Cette technologie permet d'exploiter la haute résolution de la lithographie électronique ainsi que la vitesse d'écriture liée au parallélisme des multifaisceaux. Cette plateforme intégrera également un système de lecture de marques d'alignement. Il sera alors possible d'empiler plusieurs niveaux technologiques successifs ouvrant ainsi la possibilité de réaliser des composants électroniques avancés. Aussi les travaux de cette thèse viseront à étudier la problématique de l'alignement associée à cette technologie pour répondre aux spécifications agressives de production (<7nm pour le n?ud 14nm). En particulier il s'agira de quantifier et de modéliser les différentes sources de désalignement et d'apporter des solutions de corrections innovantes, afin de réaliser un composant électronique démonstrateur.
Voir le résumé de l'offreCorrection d'erreurs exploitant les propriétés des mémoires numériques émergentes
Les mémoires de stockage occupent une place prépondérante dans les systèmes électroniques modernes (smart phone, caméra numérique ?). En-dehors d'être non-volatiles, ces mémoires doivent être rapides, bon marché et avoir une très forte densité d'intégration ainsi qu'une faible consommation. Nous assistons à l'émergence ou à la maturation de nouvelles technologies des mémoires non-volatiles (M-RAM, PC-RAM, CB-RAM, Ox-RAM). Pour une partie d'entre elles, les paramètres électriques (charge, résistance) utilisés pour encoder de l'information binaire ou multivaluée dans les cellules de stockage peuvent prendre des valeurs dans un domaine continu. Corrélée à la variabilité qui accompagne les fortes densités d'intégration, cette propriété peut empiéter sur la fiabilité et le rendement de ces mémoires mais elle peut aussi offrir des nouvelles approches de corrections d'erreurs. L'objectif de cette thèse est de proposer des nouvelles solutions pour améliorer le rendement de production et la fiabilité des mémoires émergentes. Plus précisément, il s'agit de nouveaux codes correcteurs et/ou des nouvelles méthodologies de décodage qui permettrons de bénéficier des propriétés de ces mémoires afin d'augmenter la capacité de correction des erreurs et/ou d'améliorer la latence du décodage. Les travaux seront réalisés au sein d'une équipe de recherche du CEA LIST qui est très engagée dans le domaine de la fiabilité des systèmes embarqués et des technologies mémoire émergentes. De plus, ces travaux pourront être le cas échéant intégrés dans le cadre de projets actuellement développés avec différents acteurs industriels et universitaires en pointe dans le domaine des technologies mémoire émergentes.
Voir le résumé de l'offreAide à la conception de systèmes critiques par analyse de sûreté incrémentale et coopérative.
L'objectif de cette thèse est de proposer et d'outiller une méthodologie de conception système associant de manière étroite conception architecturale et analyse de sûreté. Le but est de faciliter l'exploitation de compétences et de solutions techniques de sûreté dans le processus de conception afin de les prendre en compte dans une approche globale d'optimisation architecturale et de réduction des coûts. Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'aide à la conception, à l'évaluation et à la validation des systèmes complexes menés dans le laboratoire LISE du CEA LIST. Les cibles applicatives visées concernent des secteurs soumis à exigences de sûreté comme l'énergie, le ferroviaire, l'aéronautique, l'automobile. La méthodologie proposée devra combiner les derniers développements en matière d'analyse de sûreté (notamment les travaux prenant en compte des schémas de réalisation de sûreté), avec les approches de modélisation système de type SysML (un couplage avec Modelica pour les parties non logicielles est envisagé). Elle sera caractérisée par une approche incrémentale de la conception de systèmes intégrant la prise en compte des objectifs de sûreté, la possibilité de recourir à des patrons de réalisation répondant à des critères normatifs de certification, et l'évaluation précoce de plusieurs solutions en termes de coûts de réalisation. L'approche proposée est de s'appuyer sur des mécanismes d'abstraction/projection favorisant la capitalisation d'analyses partielles exploitées au cours de différents incréments du processus de conception. Techniquement, elle sera mise en ?uvre dans la plateforme de modélisation open source du laboratoire (www.eclipse.org.papyrus) et s'interfacera avec des outils d'analyse tels que AltaRica (http://altarica.labri.fr). Mots-clés : Modélisation et analyse système, sûreté de fonctionnement, optimisation architecturale, systèmes critiques.
Voir le résumé de l'offreDétermination et Mise en ?uvre d'une Technique d'Imagerie Peropératoire Multi-Spectrale
L'optique biomédicale est un domaine connaissant un essor important avec un impact clinique prometteur. L'une des méthodes optiques utilisées est la mesure du contraste endogène sur les tissus humains. L'objectif de cette thèse consiste en la détermination d'une nouvelle technique d'imagerie 2D multi-spectrale pour la caractérisation des tissus observés et vise plus précisément à exploiter les photons normalement utilisés pour faire l'imagerie de vidéo couleur. On pourra s'appuyer sur l'instrumentation et les méthodologies déjà développées dans le laboratoire pour cibler des applications en chirurgie ouverte et minimalement invasive.
Voir le résumé de l'offreOptimisation et intégration de structure catalytique poreuse dans un réacteur structuré d'hydrogénation de CO2 en méthane.
Avec le développement des énergies renouvelables au niveau européen telles que l'éolien et le solaire, le stockage de l'électricité devient un enjeu majeur pour les prochaines décennies. D'un autre côté, les secteurs de l'énergie et de l'industrie sont de forts émetteurs de CO2, et ces émissions représentent une source de carbone. L'efficacité de la réaction d'hydrogénation du CO2 en méthane, avec de l'hydrogène produit par électrolyse de l'eau à partir d'énergies renouvelables, devient un point majeur de la filière « power to gas » avec un stockage du méthane ainsi produit dans le réseau de gaz naturel. Cette réaction est fortement exothermique et l'intégration du catalyseur dans un réacteur catalytique est primordiale pour garantir un haut rendement du procédé catalytique. L'efficacité du procédé est liée au contrôle de l'homogénéité en température du catalyseur (base de Ni) dans la zone réactive afin de promouvoir un rendement élevé et une faible désactivation du catalyseur. L'objectif de cette thèse est de contribuer aux développements de réacteur catalytique structuré pour la réaction de méthanation. Dans les réacteurs structurés le catalyseur est incorporé dans des structures poreuses ouvertes (eg. nid d'abeille, mousse) elles-mêmes insérées dans des canaux réactifs de section centimétrique à travers lesquels les gaz réactifs circulent. L'évacuation de l'énergie thermique de la réaction est assurée par des canaux de refroidissement au voisinage des canaux réactifs. Cependant, l'application de cette technologie à des réactions fortement exothermiques nécessite que la continuité thermique entre la structure poreuse et les parois du réacteur soit assurée. Le travail propose une approche intégrée consistant à développer des structures poreuses innovantes favorisant une forte activité catalytique et améliorant la continuité thermique avec le réacteur. Ce travail s'appuiera sur une modélisation multi-échelles à partir des particules de catalyseur jusqu'au niveau des canaux réactionnels et de refroidissement avec la prise en compte de la cinétique de la réaction, des transferts de masse et d'énergie, et de l'hydrodynamique. L'efficacité du processus catalytique sera validée par des expériences sur un réacteur modèle de laboratoire. Cette thèse sera un travail collaboratif entre le centre de recherche VITO (i) en Belgique, qui possède un savoir-faire sur l'intégration innovant de matériaux catalytique sur des structures poreuses par des procédés en voie humide et (ii) le CEA-Liten qui possède des compétences en modélisation multi-échelles et sur la conception de réacteur structuré. Cette thèse sera cofinancée par le CEA-Liten en France et VITO en Belgique.
Voir le résumé de l'offreConception, Fabrication et Test d'un Emetteur/Récepteur électro-optique de capacité 1 Tb/s pour les transmissions très courtes distances
Les techniques de multiplexage en longueurs d'onde et plus récemment, les formats de modulation multi-niveaux mono ou multi-porteuses (QPSK, OFDM, ...) se sont imposés dans les transmissions optiques longues distances. Mises en oeuvre avec des composants optiques et électroniques analogiques et numériques discrets et de grande taille, ces techniques restent énergivores et ne peuvent pas adresser des transmissions courtes distances. La photonique CMOS (compatible avec la technologie de fabrication gros volume/ bas cout de l'électronique CMOS) est une technologie émergente qui permet l'intégration de fonctions optiques et électroniques analogiques et numériques dans un meme module, par des procédés CMOS "3D". Des solutions compactes, basses consommations et bas coûts sont attendues pour des transmissions optiques de données à très haut débit, entre baies, entre cartes, ou entre modules (ex: FPGA, switches). Les applications visées sont les calculateurs hautes performances et les "data centers". Pour s'imposer dans la décennie à venir comme la technologie de choix pour ces applications, la photonique CMOS doit démontrer sa meilleure efficacité énergétique, tout en offrant des débits de transmission augmentés. En s'appuyant sur les composants photoniques développés au laboratoire (lasers, mux/demux, photo détecteurs, modulateurs, ...), et en faisant usage des circuits électroniques développés par notre partenaire Caltech, le doctorant proposera et développera des solutions pour la transmission et la réception de données à 1Tb/s. Les solutions implémenteront diverses techniques de modulation/ démodulation et multiplexage/ démultiplexage. L'évaluation des performances des solutions développées suivra. Les principales activités seront: - conception de transmetteurs/émetteurs 1Tb/s basse consommation et modélisation de la transmission de données, - implémentation des solutions (layout des circuits suivant les règles des procédés technologiques de fabrication CMOS) - caractérisation des liens optiques mettant en oeuvre les émetteurs/récepteurs conçus
Voir le résumé de l'offreEtude de l'influence des propriétés mécaniques des surfaces sur l?énergie de collage direct.
L'objectif de cette thèse porte sur étude l'impact des propriétés mécaniques des surfaces sur l'énergie de collage direct. Par exemple, la mesure de 4J/m² de l'énergie de collage direct d'une interface Si/SiO2 ou SiO2/SIO2 alors que seulement 30% des surfaces sont en contact et que l'énergie de collage maximale est de 5J/m² est paradoxale. Une des explications est de supposer une consommation de l'énergie de fracture lors de la mesure d'énergie au sein de la couche superficielle d'oxyde. La rupture ne serait donc pas "fragile" ce qui, d'après la littérature, est normalement pas le cas pour le SiO2 (et à fortiori pour le Si). Si la rupture est non fragile, alors un certain volume de matériaux est impacté. L'étude de l'énergie de collage en fonction de l'épaisseur de la couche d'oxyde collée devrait donc nous permettre de mettre en évidence ce phénomène. Plus généralement cette thèse regardera l'impact des propriétés mécaniques des couches de collage sur l'énergie et les mécanismes de ce dernier. En effet, l'influence des différents types de traitement de surface tels que les plasmas, la CMP, les UV, l'ozone pourrait trouver une explication très intéressante dans la modification des propriétés mécaniques de la sub-surface des matériaux. Cette thèse s'inscrirait dans la continuité des études de mécanismes de collage, point fort de notre service.
Voir le résumé de l'offreTopologie algébrique et structure du calcul
Les processus calculatoires, qu'ils soient des programmes informatiques ou plus abstraitement des systèmes de réécriture, consistent à modifier itérativement des données selon des règles de transformation prédéfinies. On s'intéresse à la structure algébrique de l'espace des transformations possibles qu'ils induisent, l'espace du calcul, afin de mieux comprendre les possibilités offertes par ces processus calculatoires : quels problèmes peuvent-ils résoudre ? comment peut-on les simplifier, les optimiser ? quelles-sont leurs proriétés intrinsèques (terminaison, cohérence, complexité, ...) ? etc. L'objectif de cette thèse est d'appliquer et d'adapter des outils issus de la topologie algébrique (réduction de Morse, calcul homologique) afin d'extraire des invariants des espaces de calcul qui permettent de répondre à ces questions. Il s'agira d'une part - d'étendre les calculs d'homologie connus sur les systèmes de réécriture de mots (développées par Squier et Kobayashi) aux systèmes de réécriture de dimension supérieure (réécriture de terme, réécriture dans les 2-catégories) afin de généraliser les résultats d'impossibilité de décision du problème du mot, et d'obtenir des bornes inférieures aux « obstructions » topologiques (nombre minimal de générateurs, de relations ou de paires critiques), - d'implémenter les calculs homologiques dans le contexte de la réécriture de dimension supérieure. D'autre part, ces méthodes seront appliquées à l'étude des tâches qui peuvent être réalisées par des processus concurrents en présence de pannes, en partant des travaux de Herlihy qui permettent de prouver des résultats d'impossibilité de réalisation de tâches, fondées sur des critères topologiques sur les espaces d'états (modélisés par des ensembles simpliciaux).
Voir le résumé de l'offreSynthèse de matériaux organiques pour électrode de batterie Lithium
Les accumulateurs lithium actuels utilisent des matériaux d'électrodes à base de métaux de transition. Bien que les performances de ces composés soient satisfaisantes, ils ont plusieurs inconvénients majeurs. En effet, ces matériaux sont difficiles à recycler et chers car ils sont préparés par des techniques de synthèse à haute température à partir de précurseurs peu abondants. De plus, certains métaux sont toxiques et leur réactivité est à l'origine de problèmes de sécurité des batteries lithium. Certains composés organiques étant capables de complexer réversiblement le lithium, il est possible de les utiliser comme matériaux d'électrodes. Or ces molécules présentent l'avantage d'être aisément produites par des techniques de chimie organique simples à partir de précurseurs peu couteux éventuellement issus de la biomasse. Mais à ce jour, leur mise en ?uvre dans les électrodes reste délicate notamment du fait de leur solubilité dans les électrolytes. Ce travail de thèse consistera donc dans un premier temps à synthétiser et immobiliser ces molécules sur des supports organiques ou inorganiques. Différentes techniques de mise en ?uvre au sein d'électrodes seront ensuite testées et les performances électrochimiques de ces matériaux seront évaluées au sein d'accumulateurs lithium.
Voir le résumé de l'offreCompréhension, modélisation et optimisation des transferts couplés de masse et de chaleur dans les machines à absorption ammoniac-eau
Au cours des dix dernières années, une demande de confort toujours plus forte et une succession de périodes caniculaires ont été à l'origine d'un développement important des équipements de climatisation, entrainant notamment des surcharges du réseau électrique et l'augmentation des fuites de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, il est indispensable de développer de nouvelles technologies, ayant recours à des sources d'énergies renouvelables, notamment solaire thermique, et dont les fluides ont peu d'impact sur l'environnement. Les systèmes utilisant des machines à absorption ammoniac-eau semblent prometteurs, notamment du fait du cycle thermodynamique continu et de l'utilisation d'un fluide sans impact environnemental. Néanmoins, l'adaptation et l'implémentation d'une machine à absorption ammoniac-eau dans un système thermique utilisant l'énergie solaire n'est pas chose aisée, du fait notamment des aspects transitoires liés à la variabilité de la ressource énergétique impliquant des plages de fonctionnement importantes. A partir des développements réalisés au cours des deux dernières années par le CEA-INES, les travaux de thèse proposés s'orienteront vers la compréhension des spécificités du couple ammoniac-eau au sein d'une machine à absorption, notamment via une modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse au niveau de la boucle motrice (absorbeur/générateur/rectifieur). Une validation expérimentale sera nécessaire et permettra ensuite l'optimisation des composants et du fonctionnement global du cycle thermodynamique.
Voir le résumé de l'offreTest à base de modèles de systèmes temporisés distribués
Les Systèmes de Transitions Symboliques (STS) sont composés d'une partie donnée et d'une partie graphe état/transition. Ils sont utilisés pour spécifier des comportements de systèmes réactifs. Les modèles ainsi décrits sont souvent plus petits que des modèles numériques (de type "système de transition étiquetés") et il est même possible de décrire des modèles finis représentant des systèmes ayant une infinité d'états. Nous avons défini un algorithme de test à base de modèles ([GAS06]) pour un type particulier de STS appelé Système de Transitions Symboliques à Entrée Sortie (IOSTS). La dimension symbolique des IOSTS rend possible l'utilisation d'une technique d'analyse, l'éxécution symbolique, pour définir des stratégies de sélection de test. Cette technique a été initialement définie pour analyser des programmes : on caractérise les contraintes sur les entrées du programme pour chaque exécution possible. L'idée centrale est d'utiliser des symboles au lieu de d'entrées numériques concrètes et d'exécuter l'IOSTS en calculant de proche en proche les contraintes. Cela résulte sur un arbre dont chaque chemin est une représentation symbolique d'une classe d'exécutions possibles. Par la suite nous avons adaptés cet algorithme pour prendre en compte des contraintes temporelles dans le but de tester des systèmes temps réels ([EGL11], [BGLE12]). Les systèmes temps réels sont des systèmes pour lesquels le respect de contraintes temporelles associées aux exécutions est aussi important que le résultat des exécutions. Nous avons étendus les IOSTS pour prendre en compte de telles contraintes temps réelles. Cette extension s'appelle Système de Transitions Symboliques à Entrée Sortie (TIOSTS). Les TIOSTS sont simplement des automates temporisés ([AD94]) enrichis par des mécanismes permettant de représenter les données symboliquement. Nous avons adaptés notre algorithme de test pour prendre en entrée des TIOSTS et tester leurs contraintes temporelles associées. Quoi qu'il en soit toutes ces techniques sont dédiées à tester des systèmes ayant une interface centralisée, c'est-à-dire, une unique interface avec laquelle le testeur interagit. Il peut alors complètement ordonner les évènements (entrées envoyées au système sous test, sorties envoyées par le système) ayant lieu à cette interface. De ce fait les interactions avec le système peuvent être modélisées comme des traces (séquences d'entrées et de sorties, possiblement séparées par des délais dans le cas temporisé). Le but de cette thèse est d'étendre ces techniques existantes pour tester des systèmes temps réels distribués avec plusieurs interfaces. Interagir avec de tels systèmes implique d'être capable d'échanger des valeurs avec lui au travers de plusieurs interfaces distinctes durant un même processus de test. Des évènements ayant lieu sur différentes interfaces ne peuvent alors plus être ordonnés puisqu'il n'est pas possible de comparer les instants respectifs auxquels ils ont lieu (il n'y a pas d'horloge globale dans un système distribué). De ce fait les techniques de test ne peuvent plus se baser aussi simplement sur une notion de trace. Savoir tester automatiquement de tels systèmes est un enjeu de premier ordre car de nos jours beaucoup de systèmes critiques sont représentatifs de la classe de systèmes évoquée ci-dessus (par exemple les systèmes de contrôles des trains, des avions, les logiciels de trading automatiques, les systèmes embarqués dans les voitures?) [GAS06] Christophe Gaston, Pascale Le Gall, Nicolas Rapin, Assia Touil, ?Symbolic execution techniques for test purpose definition?, Testing of Software and Communicating Systems: 18th IFIP TC 6/WG 6.1 International Conference, TestCom 2006. Lecture Notes in Computer Science. [EGL11] José Pablo Escobedo, Christophe Gaston, Pascale Le GALL P. Timed Conformance Testing for Orchestrated Service Discovery. 8th International Symposium on Formal Aspects of Component Software: FACS 2011, September 14-16 2011. Springer [BGLE12] Boutheina Bannour, Christophe Gaston, Pascale Le Gall and José Pablo Escobedo, Off-line test case generation for timed symbolic model-based conformance testing, 24th IFIP Int. Conference on Testing Software and Systems: ICTSS'12, November 19-21 2012. Springer [AD94] Rajeev Alur and David L. Dill. A theory of timed automata. Journal of Theoretical Computer Science, 126(2):183?235, 1994.
Voir le résumé de l'offreDiagnostic temps réel de la performance et durabilité d'une pile à combustible en condition automobile via l'identification paramétrique d'un modèle à partir de mesures d'impédance embarquée
Les piles à combustible à électrolyte polymère sont des convertisseurs d'énergie chimique en énergie électrique très prometteurs tant pour des applications stationnaires que pour des applications transport. Depuis de nombreuses années le LITEN travaille sur le développement de c?urs de pile, d'empilements et de systèmes PEMFC. Ces travaux ont conduit au développement de piles à combustible basées sur des plaques bipolaires embouties en parfaite adéquation avec les contraintes de mise sur le marché de la technologie. Dans le même temps, le développement et le test de prototypes en conditions réelles de fonctionnement ont permis au LITEN d'acquérir un important retour d'expérience sur ces systèmes et de mettre en évidence l'impact des conditions de fonctionnement des piles à combustibles sur leurs performances et sur leurs durées de vie. Il semble donc intéressant de pouvoir suivre en temps réel et de manière la plus fine possible, l'évolution des différents paramètres de fonctionnement afin d'interagir le rapidement sur le contrôle commande du système et d'éviter ainsi les dégradations inhérentes au fonctionnement non contrôlé. La thèse proposée ici a pour objectif la mise au point d'un outil de diagnostic en temps réel basé sur des mesures d'impédance électrochimique de pile à combustibles. Au cours de ce travail, le doctorant aura tout d'abord en charge le développement d'un modèle électrique basé sur les phénomènes physiques mis en jeu. Ce modèle sera ensuite simplifié dans un objectif d'implémentation sur un système pour un diagnostic en temps réel. Dans un second temps, des mesures par spectroscopie d'impédance électrochimique en conditions nominales de fonctionnement et en conditions dégradées (défaut d'humidité, défauts de pression et de st?chiométrie) seront réalisées. La corrélation entre modèle précédemment développé et mesure d'impédance pourra s'appuyer sur les analyses des diagrammes expérimentaux. Pour finir, l'implantation d'un impédancemètre large bande sur un système pile à combustible sera réalisée. Cette implantation permettra à la fois de valider la pertinence des mesures réalisées en laboratoire sur piles et d'évaluer le gain de la mise en relation d'un système de diagnostic en temps réel embarqué et du contrôle-commande d'un générateur électrochimique à pile à combustible.
Voir le résumé de l'offreAnalyse de nanostructures organisées par diffusion centrale des rayons X
L'étude des nano-objets nécessite le développement de techniques dédiées permettant notamment de caractériser leur forme, leur taille ainsi que leur organisation spatiale. Outil complémentaire des techniques de microscopies (TEM, MEB, AFM, STM) ?, la méthode de diffusion centrale des rayons X en incidence rasante (acronyme anglais (GI)-SAXS) connaît dans ce contexte un essor considérable. Elle permet en effet d'obtenir, de façon non destructive, une information statistique moyenne sur l'ensemble de l'échantillon et de faire un parallèle pertinent avec les propriétés physiques étudiées à l'échelle macroscopique. De plus, grâce à la modulation de la pénétration des rayons X dans la matière avec l'angle d'incidence, il est possible de caractériser des îlots déposés sur un substrat aussi bien que des nanostructures enterrées à différentes profondeurs. Enfin, la technique permet de réaliser des mesures in situ et en temps réel dans de nombreux environnements. Au sein du LETI, les applications de cette technique sont nombreuses : lithographie, interconnections avancées... Le travail de thèse sera focalisé sur le développement du GISAXS dans le cas de nanostructures organisées. Il s'agira notamment de mettre en place les outils de modélisation/simulation de la diffusion des Rx par ces structures. Ces développements seront appliqués sur les copolymères grapho-épitaxiés à l'état de l'art développés au sein du LETI et qui ont déjà fait l'objet d'études cinétiques en GISAXS à l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility - Grenoble). L'objectif sera de mieux comprendre la mise en ordre de ces matériaux. Enfin, on pourra combiner les résultats obtenus avec d'autres outils de caractérisation (CD-AFM, CD-SEM?) déjà pratiqués sur ces copolymères. Les expériences auront lieu à l'ESRF ainsi qu'au laboratoire du LETI qui disposera fin 2013 d'un instrument de (GI-)SAXS/WAXS à l'état de l'art. Ce sujet est l'opportunité de travailler dans l'environnement d'un synchrotron européen et sur les matériaux les plus avancés développés à MINATEC pour les micro-nano technologies.
Voir le résumé de l'offreRéalisation d'un générateur thermoélectrique à base de nanofils de SiGe
La thermoélectricité (TE) se base sur des phénomènes physiques permettant de convertir une énergie thermique en une énergie électrique, et réciproquement. Un certain nombre d'applications en découle, tels que la réfrigération thermoélectrique (TE) ou la récupération d'énergie perdue sous forme de chaleur. L'utilisation de matériaux nanostructurés pour la thermoélectricité constitue une étape clé pour l'amélioration des performances. En effet, la structuration à l'échelle nanométrique permet de fabriquer de nouveaux matériaux qui leur confèrent de nouvelles propriétés chimiques et physiques, qui diffèrent radicalement de celles d'un matériau massif conventionnel. Ainsi, l'état de l'art a très récemment montré que les nanofils pouvaient avoir des facteurs de mérite ZT (facteur étalonnant les performances TE des matériaux) très élevés. Le Laboratoire des Composants pour la Récupération d'Energie est spécialisé dans la réalisation de systèmes TE et dans la croissance de nanofils. L'objectif de cette thèse est donc de réaliser un dispositif pour la récupération d'énergie à base de nanofils de SiGe, optimisés pour la TE. Ceci constitue un vrai défi technologique car la manipulation des nanofils, tant pour leur caractérisation que pour leur intégration dans un dispositif, est très délicate. Il s'agira donc de développer des structures de caractérisation des propriétés TE (coefficient Seebeck, conductivités électriques et thermiques) adaptées pour les nanofils, ainsi que d'établir et de réaliser un procédé de fabrication de dispositifs TE intégrant ces nanofils. En parallèle, et afin d'optimiser les performances des modules, le sujet de thèse portera également sur la compréhension des mécanismes de transport thermique et électrique de ces nanomatériaux. Ce sujet permettra donc au candidat de couvrir un large spectre scientifique allant de la fabrication du matériau jusqu'à la mesure de leurs propriétés thermoélectriques. La mise en place de bancs de mesures de très haute sensibilité lui permettra d'acquérir des compétences uniques en mesures électriques et thermiques fines.
Voir le résumé de l'offreRécupération d'énergie dans les systèmes thermoélectriques optimisés par la microfluidique
La thermoélectricité (TE) se base sur des phénomènes physiques permettant de convertir une énergie thermique en une énergie électrique, et réciproquement. A très petite échelle, par exemple dans le domaine de la microélectronique, pour des applications de téléphonie mobile, informatique, etc., les dimensions sont tellement petites qu'il est difficile de maintenir une différence de température aux bornes du dispositif TE. Ainsi, l'association totalement innovante d'un dispositif TE avec des µcanaux de refroidissement pourrait permettre d'évacuer la chaleur, donc de disposer d'une forte différence de température, et ainsi de récupérer de l'énergie pour de telles applications. Des puissances de l'ordre de quelques centaines de µW à quelques mW peuvent ainsi être atteintes, ce qui est considérable. L'objectif de cette thèse consiste donc à développer des microsystèmes en associant thermoélectricité et µcanaux. Les travaux seront réalisés autour de deux axes majeurs : la réalisation d'un procédé technologique, basée sur une modélisation du système, qui permettra d'intégrer des systèmes thermoélectriques et microfluidiques dans un même composant et la caractérisation de tels systèmes pour laquelle des structures spécifiques devront être réalisées. Ces travaux sont réalisés dans le cadre d'une collaboration entre le CEA-Liten, spécialisé dans les microsystèmes thermoélectriques, et l'Université de Sherbrooke, spécialisée dans les systèmes de microfluidiques et de gestion des fluides, et se dérouleront donc sur les deux sites. Le candidat pourra ainsi acquérir une expérience solide et diverse dans différents domaines, tels que la récupération d'énergie par voie thermoélectrique, la microélectronique, ou bien encore la microfluidique.
Voir le résumé de l'offreArchitectures d'imageurs pour l'acquisition d'image utilisant des fonctions optiques avancées
Les micro-miroirs des rétroprojecteurs, les microlentilles des caméras plénoptique, ou encore les modulateurs spatiaux de lumière (SLM) sont quelques exemples de l'apport des micro et nanotechnologies pour faire émerger des fonctions optiques en rupture avec l'optique conventionnelle. En plus de fonctionnalités nouvelles, ces procédés permettent souvent une fabrication à faible coût, mais extrêmement précise, compatibles avec des applications grand public et/ou à fort volume. Toutefois, l'acquisition des images par des imageurs standards limite le champ applicatif et les performances. Basé sur les travaux du Léti dans le domaine des imageurs intelligents, l'objectif de la thèse consiste à proposer des architectures originales de capteurs d'images, ainsi que des traitements, intégrés en technologie CMOS avancée, qui exploitent ces fonctions optiques émergentes pour apporter des fonctionnalités originales ou des performances en rupture avec de l'état de l'art.
Voir le résumé de l'offreElaboration et caractérisation de films minces de SiOCNH dopés Erbium pour l'émission laser en photonique silicium
Les matériaux organosilicés de type de SiOCH constituent une voie originale pour la réalisation d'une source lumineuse en vue d'applications dans le domaine de l'éclairage ou de la photonique sur Si. Ces matériaux présentent l'avantage d'être inoffensifs pour l'environnement et composés d'éléments chimiques les plus répandus comme le Silicium, le Carbone, l'Oxygène voire l'azote. Les couches minces de SiOCH ou SiOCNH PECVD développées au CEA-LETI sont des matériaux nouveaux et originaux dont les propriétés d'émission de lumière restent encore mal connues. L'étude approfondie de leurs propriétés optiques en fonction des paramètres d'élaboration et de leurs propriétés structurales et physico-chimiques est fondamentale afin d'envisager leur utilisation future comme source de lumière dans les applications. L'objectif de ce projet de thèse est donc d'en étudier les propriétés fondamentales tout en mettant en parallèle leurs potentialités d'applications, en particulier l'émission de lumière dans le visible ou la réalisation de sources de lumière intégrées ou microlasers à base de silicium émettant à 1,5 µm.
Voir le résumé de l'offreSystème de récupération d'énergie sur substrat ultrafin pour applications biomédicales
La thèse portera sur des cellules photovoltaïques en couches minces sur substrat ultrafin et mécaniquement flexible, destinées à alimenter des systèmes miniaturisés autonomes en énergie, notamment pour des applications biomédicales. Le caractère fin, souple et robuste de ces cellules photovoltaïques ouvre la voie à des modes d'intégration jusqu'à présent invenvisageables dans le cas de sources d'énergie conventionnelles, et permettra l'alimentation en énergie de dispositifs biomédicaux portables ou implantables. L'objectif de la thèse sera double. D'une part, il s'agira de mettre en oeuvre de nouveaux types de substrats flexibles, à savoir des feuilles ultrafines en verre ou en céramique. De tels substrats offrent des avantages importants par rapport aux feuilles en métal ou en polymère utilisées conventionnellement dans le domaine du photovoltaïque. L'étude portera notamment sur les propriétés de l'électrode arrière déposée sur des feuilles ultrafines en verre ou céramique. En effet, de nombreux défis scientifiques et techniques sont associés à l'élaboration de l'électrode arrière sur ces substrats innovants, en particulier au niveau des contraintes mécaniques internes, de la microstructure, de la composition chimique et des propriétés électriques. D'autre part, le doctorant explorera une technique innovante de recuit de cristallisation permettant la synthèse des matériaux absorbeurs en couches minces. Par rapport aux procédés conventionnels, la nouvelle méthode qui sera étudiée permet de réduire le nombre d'étapes technologiques et de diminuer la consommation de matière première, d'où une baisse significative des coûts de production. L'étude portera en particulier sur les mécanismes physiques de contrôle des vapeurs de gaz réactif dans un équipement prototype à disposition du CEA LITEN.
Voir le résumé de l'offreHiérarchie mémoire hybride et gestion dynamique de données dans les architectures parallèles embarquées
La course pour l'augmentation de la puissance de calcul se traduit actuellement par une augmentation significative du nombre de processeurs dans les systèmes embarqués. Mais cette course à la puissance de calcul est freinée par le problème de la consommation de ces systèmes. Au niveau du c?ur de calcul des propositions récentes, dont la plus connue est le concept « big.LITTLE » de ARM, améliorent la consommation moyenne par calcul en instanciant un processeur de plus dans la plateforme, spécifiquement optimisé pour des calculs léger. Celui-ci est activé ou non en fonction de l'état de charge de la plateforme. La « hiérarchie mémoire », est une source importante de la consommation. Or les hiérarchies mémoire des systèmes actuels sont en général optimisées pour la performance du calcul et dimensionnées pour les accès les plus complexes. Il existe dans la littérature de nombreux travaux qui optimisent l'utilisation d'une hiérarchie mémoire selon certaines de ces contraintes [1], [2]. Les travaux de cette thèse se focalisent sur les données en lecture seule et visent à proposer une hiérarchie mémoire optimisée en consommation par le biais d'ajout de ressources spécifiques pour la gestion et le stockage de ces données. Une approche cohérente sera mise en place depuis la compilation jusqu'à la gestion dynamique du placement des données afin de garantir la facilité de mise en ?uvre de cette optimisation. [1] A.Badawy; A.Aggarwal; D.Yeung and C.Tseng, "The Efficacy of Software Prefetching and Locality Optimizations on Future Memory Systems", J. Instruction-Level Parallelism, 2004 [2] Pfrimmer, J.; Li, K.F.; Rakhmatov, D., "Balancing scratchpad and cache in embedded systems for power and speed performance", IEEE-NEWCAS Conference, 2005. The 3rd International, vol., no., pp. 107- 110, 19-22 June 2005
Voir le résumé de l'offreAbstraction automatisée de modèles pour l'analyse symbolique
L'analyse formelle de gros systèmes complexes pour faire de la simulation, de la génération automatique de test ou de la preuve de propriété, est en général confrontée à l'explosion combinatoire des calculs mis en ?uvre. L'utilisation du calcul symbolique peut réduire efficacement cette combinatoire, mais l'état de l'art impose malgré tout des limitations. L'approche symbolique doit souvent être complétée par une phase d'abstraction sur les modèles qui sont analysés afin d'avoir plus de chances d'aboutir dans le cas de systèmes réels importants. Le but de la thèse est l'identification des techniques d'abstraction existantes (interprétation abstraite, simulation qualitative, etc.) puis leur intégration dans une méthodologie outillée, pouvant améliorer les performances de l'outil symbolique disponible dans le laboratoire LISE du CEA LIST. La mise en ?uvre de ces techniques doit pouvoir aboutir à un outil exploitable directement par les utilisateurs sans qu'ils aient à connaître les principes mathématiques sous-jacents. Le gain doit être qualitatif (exhibition de comportements, preuve de propriétés non atteignables sans ces abstractions) et quantitatif (gain de temps au cours de l'analyse).
Voir le résumé de l'offreEmulation du canal de propagation et test en rayonné ("Over-The-Air") pour fréquences sub-GHz et applications véhiculaires
L'estimation des performances des futurs systèmes sans fil nécessite une évaluation complète de la chaine de communication en tenant compte des caractéristiques du canal de propagation pour différentes conditions de mobilité selon l'application (ex. : véhiculaire, cellulaire, MIMO ?) et les standards visés (ex. LTE, 3GPP, IEEE 802.x..). L'émulation radiofréquence permet de reproduire en laboratoire les caractéristiques du canal de façon répétable, sans devoir faire recours à de couteuses campagnes de mesures sur site. En particulier les tests « Over-The-Air » (OTA) consistent à reproduire en rayonné les conditions multi-trajets du canal, dans un environnement contrôlé de type chambre anechoïde. L'objectif de la thèse est d'étudier, modéliser, réaliser et mettre en ?uvre des méthodes d'émulation du canal et de test OTA, à des fréquences inférieures au GHz pour différent type d'applications (véhiculaires par exemple). Le travail s'organisera autour d'études théoriques liées à la propagation des ondes électromagnétiques dans des contextes variés. Il se concrétisera par une implémentation expérimentale des méthodes émulation développées par le doctorant.
Voir le résumé de l'offreTraitement du signal ECoG pour Interface Cerveau Machine à grand nombre de degrés de liberté pour application clinique
Cette thèse sera réalisée dans le cadre du projet interdisciplinaire « Interface Cerveau Machine » (ICM) au CEA/LETI/CLINATEC (Grenoble, France). Le but du projet est d'améliorer la qualité de vie de personnes atteintes de troubles moteurs sévères grâce à des systèmes ICM. Ces systèmes seront basés sur la mesure et le traitement d'activité ElectroCorticoGraphique (ECoG). Le but de cette thèse sera le développement d'algorithme de traitement de signal pour l'extraction de caractéristiques et pour la modélisation des signaux permettant de prédire les états du système. La prédiction est utilisée pour envoyer des commandes à un effecteur (par exemple : un exosquelette). Pour un fonctionnement stable et robuste, différentes stratégies de contrôle seront étudiées. Pour atteindre un grand nombre de degrés de liberté pour piloter un effecteur comme un exosquelette, les algorithmes temps-réel devront être améliorés. Enfin la calibration adaptative de ces algorithmes pendant la session de d'apprentissage/d'entrainement sera introduite. Les algorithmes devront être implémentés en MATLAB et C/C++ et intégrés à la plateforme logiciel BCI-CLINATEC qui permet l'acquisition de l'ECoG, son traitement temps-réel et l'envoie de commandes aux effecteurs. Enfin, la participation aux essais cliniques permettra de valider et optimiser les algorithmes.
Voir le résumé de l'offreProgrammabilité à l'heure du Many-c?ur, au delà du modèle de stream
La nouvelle loi de Moore se traduit désormais par le doublement régulier du nombre de c?urs de traitements (processing elements) sur une puce. D'ici la fin de la décennie, on devrait être dans le domaine du many-core massif (plusieurs milliers de processeurs sur une seule puce). Les méthodes de programmation classiques comme OpenMP ne fonctionnent plus correctement à cette échelle. Les concepts de programmation émergents sont dérivé des concepts data-flow, et en particulier le stream-programing est un bon candidat pour le manycore. Un problème cependant est la limitation de la dynamicité de ce stream-programing : pour les applications embarquée du futur (radio cognitive, réalité augmentée, véhicules automomes, etc.), il est envisagé certaines applications fortement basée sur le contexte extérieur, mais le stream programing est trop statique en l'état. Dans le contexte de développement de compilateur, de chaînes de compilation et de support d'exécution de langages du laboratoire LaSTRE de DRT/DACLE, le candidat explorera de nouvelles voies concernant la programmabilité des many-core, en partant des langages de stream du laboratoire.
Voir le résumé de l'offreDéfinition et mise en place de protocoles destinés à l'évaluation énergétique des bâtiments et à l'information de leurs utilisateurs
La complexité des bâtiments ne permet pas d'envisager de maitriser totalement la connaissance du niveau de consommation par la simulation numérique ni d'évaluer le comportement par la mesure. Une solution de compromis consiste à coupler la simulation simplifiée en temps réel avec une métrologie limitée ce qui permet ensuite de caler les outils de simulation sur les résultats de mesure et ainsi de connaitre l'évolution de l'ensemble des variables pertinentes. Le travail consistera à définir des scenarii de sollicitation de bâtiments par des protocoles conventionnels permettant de caractériser leur comportement. La démarche sera ensuite testée dans le cadre de la compétition du solar decathlon 2014 qui a pour objet de comparer des bâtiments performants sollicités de manière identiques et permettra aux acteurs du bâtiment de développer la démarche de garantie de performance indispensable si l'on souhaite réduire de façon substantielle les consommations des bâtiments neufs ou fraichement réhabilités.
Voir le résumé de l'offreApproche photonique de la détection hyperspectrale.
Nous proposons une thèse dans le domaines de la nanophotonique et plasmonique. La découverte que certaines structures métalliques et diélectriques permettent de trier la lumière en fonction de sa longueur d'onde, d'augmenter l'absorption de la lumière et de construire des filtres à haute performance nous donne la possibilité de concevoir des imageurs infrarouges beaucoup plus performants, ouvrant la voie à des nombreuses nouvelles applications, par exemple dans l'observation de la terre, l'astrophysique et l'astronomie. Mais beaucoup reste à faire dans ce domaine naissant: comprendre la physique, proposer des nouveaux types de détecteurs, simuler leur fonctionnement et réaliser des prototypes. Le Département d'Optoélectronique (LETI) du Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA Grenoble) dispose d'outils de simulation optique et de fabrication de dispositifs à l'état de l'art et, depuis quelques années, il renforce sa présence dans les domaines de la nanophotonique et de la plasmonique appliquées à l'imagerie infrarouge, en collaboration avec l'industrie. Nous encourageons les étudiants en optique ou ingénierie à intégrer nos équipes pour développer notre compréhension de ce sujet porteur et fabriquer des dispositifs innovants.
Voir le résumé de l'offreCadre Méthodologique de Gestion des Points de Vues sur les Modèles
One of the primary purposes of models in engineering is to support communications between various stakeholders in a system. Well-constructed engineering models can greatly increase the likelihood that there is a common understanding of both requirements and corresponding solutions. This is because a model, by definition, reduces the amount of information that needs to be absorbed, while emphasizing the aspects that are of concern. Of course, different stakeholders will have different concerns. These are invariably tied to how the system in question relates to their specific needs. (e.g., designers with its internal structure and workings and regulatory agencies with its conformance to standards and regulations). The worldviews, or viewpoints [3], of these varied concerns can be radically different from each other. Hence, to maximize the communication value of a model, it is necessary not only to extract and incorporate into the model stakeholder-relevant information but also to present it in a form that most readily understood by that stakeholder. On the other hand, it is well known that duplicating information can cause serious problems such as difficulties in maintaining data consistency (which can be a source of other even more serious problems) and duplication of effort. Modern model-based engineering methods have the potential to help us cope with these problems through various automatic or semi-automatic techniques, such as automated model filtering (queries), model merging, and the use of custom model transformations. The purpose of this PhD work will then to exploit the full potential of those aforementioned approaches and technologies which are still largely underutilized: there are no clearly defined and agreed on methods for how to exploit these techniques to deal with the problem of capturing, representing and using viewpoints.
Voir le résumé de l'offreSécurité au niveau de la couche physique pour les réseaux sans fil assisté par un cloud
Durant les dernières années, le concept Cloud computing a apparu comme un nouveau paradigme offrant des services et des ressources en ligne dans les environnements distribués/mobiles. Les services cloud storage permettent de stocker de large volume de données de façon distribuée dans le cloud, accessibles partout aux utilisateurs. Aujourd'hui, le concept cloud s'étend à proximité des utilisateurs à travers des noeuds mobiles distribués, qui peuvent être dotés de certaines capacités de calcul et de stockage, et qui peuvent offrir les mêmes services des serveurs cloud aux utilisateurs mobiles. Ces utilisateurs accèdent ensuite aux ressources distribuées à travers les liens de communications sans fil disponibles, pour offloader leur calcul ou stoquer leurs données sur les noeuds puissants à proximité. En l'absence d'infrastructure pour contrôler ce cloud de noeuds distribués dans un environnement mobile, les aspects sécurité de la communication et du stockage deviennent de plus en plus critiques. Dans ce contexte de réseaux assistés par un cloud de noeuds, l'objectif de la thèse est d'étudier la sécurité du stockage distribué au niveau de la couche physique exploitant ainsi les propriétés des canaux mobiles et les ressources différentes sur les noeuds distribués. Le travail consiste à concevoir de nouveaux schémas pratiques de codage distribué et sécurisé face aux attaques des eavesdroppers. Ces eavesdroppers peuvent soit accéder aux données stoquées sur un sous-ensemble de noeuds, soit accéder aux données téléchargées pendant les procédures de réparation pour remplacer des noeuds suite à leur panne. Selon les scénarios, les codes proposés seront basés sur les codes LDPC (Low Density Parity Check) en graphe et les nested lattice codes qui ont prouvé leur capacité à fiabiliser la transmission et à rester robustes dans des réseaux wiretap.
Voir le résumé de l'offreOptimisation des interfaces d'architectures OLED de type PIN
Le but de la thèse présentée ici est de développer un modèle électrique prenant en compte les effets d'interface dans un empilement OLED blanc typique, de type PIN. Un travail de simulation électrique sera réalisé sur les logiciels disponibles au CEA. Un travail de caractérisations des interfaces à l'IMS à Bordeaux pourra être réalisé sur des empilements simplifiés. Des empilements complets seront réalisés au CEA afin de valider les modèles. Les tâches au CEA permettant de comprendre les structures et les comportements d'interface inclueront: - Etude du comportement de structures PIN OLED en température - Etude des comportements de structures OLED PIN en carac IVL pulsée : estimation des temps de réponse; mesure de mobilité des porteurs - Etude de l'orientation moléculaire des petites molécules évaporées dans le but d'améliorer le transport des charges, l'extraction lumineuse et le rendement.
Voir le résumé de l'offreNano systèmes électromécaniques résonants à haute fréquence (NEMS HF) ; une rupture technologique pour l'imagerie infrarouge
La technologie des détecteurs infrarouge non refroidis (microbolomètres) a ouvert le domaine de l'imagerie thermique à de nouvelles applications et aux marchés de grand volume (thermographie, aide à la conduite automobile?). Les nouveaux besoins exprimés exigent cependant que les performances s'améliorent et que le coût de la technologie s'abaisse, ce qui nécessite de réduire la taille du pixel pour augmenter la densité des rétines (intégration horizontale). C'est le cadre de cette thèse dont le sujet porte sur le développement d'un micro résonateur thermique, sensible au rayonnement IR et actionné par effet piézoélectrique, dont on attend des performances en rupture pour les pixels de petite taille, relativement à la technologie actuelle qui intègre un film thermo résistif en silicium amorphe. Le travail de recherche s'articule autour de trois phases progressives et s'appuie sur deux unités du CEA-LETI, respectivement expertes dans le domaine de la détection thermique infrarouge et dans la physique des micro et nano dispositifs électromécaniques (NEMS). La première phase a pour objectif de définir la nature du dispositif NEMS le plus adapté à la fonction de détection thermique (recherche bibliographique, mesures sur dispositifs existants, simulations multi physique). La deuxième phase est consacrée à la réalisation technologique d'un démonstrateur (conception du dispositif, définition des procédés et du flow d'intégration, suivi des opérations technologiques). L'intégration d'une couche piézoélectrique, par exemple en nitrure d'aluminium (AlN), sur membrane infrarouge pourrait constituer une contribution particulièrement originale de ce sujet de recherche. Enfin, la dernière phase est consacrée à l'évaluation des structures réalisées (stabilité fréquentielle, coefficient de température, caractéristiques thermique, optique, électro-optique de ce nouveau concept de pixel IR) Au terme des trois ans, le travail de recherche aura débouché sur une évaluation approfondie de la faisabilité d'un dispositif de détection thermique NEMS pour l'imagerie infrarouge non refroidie.
Voir le résumé de l'offreRéalisation d'isolants topologiques HgTe/CdTe, application à la spintronique.
Les isolants topologiques ont été prédits et mis en évidence très récemment. Il s'agit d'une nouvelle classe de matériaux, isolants en volume mais qui présentent une conductivité de surface. Ces systèmes sont très étudiés actuellement à la fois pour la mise en évidence d'effets de physique quantique nouveaux liés à leur topologie particulière, mais aussi parcequ'ils suggèrent des applications intéressantes en spintronique. Le système HgTe/CdTe est un très bon candidat pour la réalisation de tels isolants topologiques. Les objectifs de cette thèse sont de réaliser ces isolants topologiques dans plusieurs configurations (2D, 3D) et d'utiliser leurs extraordinaires propriétés pour concevoir des dispositifs spintroniques (filtres à spin, transistors à spin). La mise en ?uvre de tels dispositifs exige un parfait contrôle des étapes d'épitaxie et de process technologique et un investissement important dans la physique de ces nouveaux objets et leur caractérisation. Les moyens d'épitaxie et de caractérisation matériau du CEA-Leti seront utilisés pour optimiser les empilements HgTe/CdTe, notamment leurs surfaces et interfaces, lieux du transport électronique. Les étapes de nanostructuration des dispositifs issus de ces empilements seront développées avec les équipements des plateformes du DOPT/STM et de la PTA (CNRS). Les composants réalisés seront caractérisés à l'Institut Néel du CNRS.
Voir le résumé de l'offreConception d'antenne active pour futurs modules de transmission RF miniatures et faible pertes
Depuis une dizaine d'années, le CEA Leti poursuit des études sur les antennes en leur ajoutant de nouvelles fonctionnalités qui assureront les performances et la miniaturisation des applications sans-fil de demain. En effet ces contraintes de miniaturisation et de consommation réduite exigent de nouvelles voies d'intégration de la tête d'émission RF. Parmi les différents blocs RF qui la constituent, l'antenne et l'amplificateur de puissance (PA) sont des composants particulièrement critiques ; les performances de ce dernier étant étroitement liées aux caractéristiques de l'antenne. Or leur reconfigurabilité (agilité en fréquence pour les antennes, circuit d'adaptation reconfigurable en puissance ou en impédance) offre de nouvelles possibilités d'architectures qui rompent avec le paradigme actuel. Cette thèse aborde la problématique de la conception conjointe antenne amplificateur de puissance qui sont traditionnellement conçus séparément par des équipes isolées; chacun se contraignant à une impédance commune au niveau de l'interface. Les objectifs principaux de cette thèse sont de proposer des solutions innovantes en termes d'architecture de la tête d'émission puis de concevoir la structure antennaire adéquate conjointement aux développements du PA réalisé en parallèle dans le laboratoire LAIR du Léti.
Voir le résumé de l'offreProthèses de synapses utilisant des mémoires résistives
Prothèses de synapses utilisant des mémoires résistives En néuro-biologie, il y a un besoin croissant de systèmes prosthétiques avancés capables de communiquer avec le cortex cérébral, faisant fonction aussi bien d'enregistrement que de stimulation pour l'activité neuronale. Ces systèmes permettront aux scientifiques de réaliser des mesures en temps réelles, capables de donner une image précise des activités neuronales en particulier en présence de certaines maladies dégénératives telles que la maladie de Parkinson par exemple. Les mémoires résistives (dites « Resistive Random Access Memory ») sont des composants électroniques avancés capables d'émuler de manière simpliste le modèle électrique d'une synapse biologique, cela pour les raisons suivantes : (a) Il s'agit de dispositifs à deux terminaux et nanométriques; (b) il est possible de les programmer ? i.e. moduler leur conductance/résistance - via des pulses électriques analogiques similaires au potentiel d'action typique de l'activité neuronale ; (c) ils sont capables de changer d'état (dynamiquement) et d'enregistrer (de manière permanente), cela simultanément. L'objectif principal de cette thèse sera de développer une sonde neuronale spécifique intégrant une matrice de mémoire résistives RRAM, remplissant les fonctionnalités suivantes: enregistrement tridimensionnel de l'activité neuronale dans différents niveaux des tissus cortex/cerveau ; enregistrement de poids synaptiques en réponse à des stimuli ; possibilité de by-passer une synapse réelle avec la synapse artificielle à base de RRAM. L'objet de la thèse consistera à démontrer la preuve de concept de la prothèse synaptique artificielle via l'intégration de la matrice RRAM dans le système « NeuroPXI », un système d'électrophysiologie dédié à la recherche en neurosciences déjà conçu par le Département des micro-Technologies pour la Biologie et la Santé du LETI. Ce système, qui permet l'enregistrement, le traitement temps réel et la stimulation de larges réseaux de neurones et est capable de faire l'interface avec le cerveau, sera utilisée dans le cadre de la thèse pour teste in-vitro et in-vivo (en collaboration avec le laboratoire CLINATEC) le démonstrateur de prothèses synaptiques intégrant des mémoires résistives fabriquées dans le Département Composants Silicium du LETI.
Voir le résumé de l'offreModèle de performance des piles à combustible de type PEMFC couplant des approches continues et discrètes
L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle génération plus réaliste de modèles de performance de piles à combustible de type PEMFC en s'appuyant sur les approches réseaux de pores (PNM pour Pore Network Modeling) qui permettent 1) d'avoir une meilleure détermination du transport fluidique (gaz, vapeur, liquide) dans l'AME (Assemblage Membrane Electrode) essentiel pour la performance et la durabilité 2) de pouvoir relier les structures des composants à leurs performances. Les travaux se baseront sur les modèles PNM originaux développés au laboratoire pour l'étude des transferts dans les couches de diffusion (gaz et liquide) et les couches actives (gaz, liquide, chaleur, charge et électrochimie), soit par couplage direct soit par homogénéisation. Une validation expérimentale sera réalisée sur des essais menés en parallèle. Des améliorations des composants seront discutées et proposées (distribution de la taille des pores, de la mouillabilité, des constituants des matériaux...). Cette thèse se fera en étroite collaboration entre le CEA/LCPEM, spécialiste reconnu dans le développement de composants et de modélisation des Piles à Combustibles, et le CNRS/IMFT, laboratoire reconnu dans le développement de l'approche réseaux de pores dans les milieux poreux.
Voir le résumé de l'offreEtude et Conception d'une organisation mémoire de données pour les systèmes de vision embarqués
Les systèmes de vision embarqués sont en fort développement grâce aux évolutions des technologies de la microélectronique et utilisés dans de nombreux domaines (robotique, domotique, aide à la personne, contrôle industriel, aide à la conduite, surveillance). Ces évolutions permettent la miniaturisation des systèmes de vision et donnent l'opportunité à des transformations importantes de leur architecture. L'objectif de cette thèse est de revisiter l'architecture et l'organisation des mémoires dans les systèmes de vision embarqués pour à la fois faciliter l'accès aux images et aux structures de données spécifiques au traitement d'image, ceci dans le but d'augmenter la puissance de calcul et l'efficacité des systèmes de vision. De multiples aspects guideront cette étude : tout d'abord l'analyse des applications de traitement d'images et de vision (transformation ondelettes, traitements multi-résolution, reconnaissance, indexation) sera effectuée afin d'en extraire les structures de données impliquées et le coût en performances et consommation des accès aux données et ce en considérant les contraintes des différents types de système de vision tel que les systèmes SiP, SoC, en intégration 3D. Sur la base de cette analyse et en fonction des besoins spécifiques des systèmes de vision et des capacités des technologies d'intégration candidates une organisation mémoire innovante et performante devra être proposée.
Voir le résumé de l'offreSolutions d'apprentissage et de décision sur plateforme autonome en contexte temps réel
Le cerveau humain est capable de réaliser des tâches de haut-niveau, telles que la reconnaissance de forme, en temps réel, avec une faible consommation énergétique , dans un volume non extensible. Pourtant, même avec des architectures matérielles réputées puissantes, ces problèmes, restent de vrais défis technologiques, malgré un état de l'art extrêmement riche. Il apparaît donc qu'il existe des marges de progression importantes que nous cherchons à explorer sur des systèmes embarqués, qui ne disposent pas de la puissance de calcul étendue ni de la capacité mémoire quasi-illimitée d'une plateforme GPU-CPU connectée à des bases de données en ligne. Les travaux de la thèse viseront à revisiter les méthodes existantes, par le biais du calcul approximatif. On cherchera à formaliser ces techniques de calcul et à les exploiter dans des applications d'apprentissage et décision sur une plateforme embarquée. Ces travaux chercheront également à tirer parti de l'encodage de la connaissance pour permettre au système d'apprendre « en ligne » et de continuer à s'adapter, même lorsque la totalité de sa mémoire sera utilisée. Enfin, les applications choisies devront permettre d'illustrer les possibilités d'adaptation de la QoS (Quality of Service) en fonction du contexte, le système pouvant passer dynamiquement d'un mode de calcul précis à du calcul approché (et inversement) si les contraintes temporelles se renforcent.
Voir le résumé de l'offreExploitation de capteurs actifs pour la détection de personnes
Malgré toutes les avancées réalisées dans la reconnaissance automatique de personnes, le problème reste ouvert dans le cas d'un système embarqué travaillant dans un environnement complexe. Une des approches récemment proposée afin d'augmenter les performances de reconnaissance est basée sur la fusion des informations 3D avec l'apparence visuelle des personnes dans les images. Les informations 3D proviennent généralement de capteurs passifs comme un couple de caméras stéréoscopique. Cette thèse a pour sujet l'utilisation d'un capteur 3D actif,comme par exemple le système Kinect de Microsoft, comme source d'informations tridimensionnelles. En effet, ce type de capteur permet d'obtenir des données 3D dans des conditions où les capteurs passifs échouent. La mise en ?uvre de ce dispositif débutera donc par la calibration et la synchronisation des données avec le système de vision. Il se poursuivra par la mise en place d'une méthode de fusion et d'apprentissage conjoint des données 3D et image prenant en compte toute les spécificités du capteur. La seconde partie de cette thèse consistera à combler les points faibles de ce dispositif grand public, dédié aux applications domestiques, afin de créer un système fonctionnel pour des applications embarquées industrielles, c'est à dire dans des conditions d'éclairage diverses et pour des distances plus élevées.
Voir le résumé de l'offreConception d'observateurs d'état pour la commande d'un système pile à combustible pour application transport en vue d'optimiser performance et durabilité
La pile à combustible PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) pour application transport a besoin d'un système complexe afin de distribuer, de conditionner et d'éliminer les gaz réactifs de la pile, d'évacuer la chaleur et de gérer la puissance électrique en sortie. Pour ce faire de nombreux auxiliaires actifs (compresseurs, vannes, pompe, échangeur, convertisseur électrique) permettent de contrôler dynamiquement les conditions d'entrée et de sortie de la pile. Néanmoins, ce sont les conditions locales du c?ur de pile qui déterminent les performances et la durabilité de la pile. Afin de proposer une commande optimale en termes de performance et de durée de vie pour la pile, il est nécessaire de développer des observateurs d'états qui permettront d'estimer les conditions locales du c?ur de pile à partir des mesures globales du système pile. Cette commande totale et globale du système pile devra répondre au double objectif de garantir un fonctionnement optimal de la pile (fluidique, thermique, gestion d'eau), quel que soit le vieillissement du c?ur de pile, et minimiser également les dégradations irréversibles. Le travail de thèse comporte un travail important de modélisation/simulation qui s'appuiera sur des essais expérimentaux spécifiques afin de caractériser certains éléments du système, mais également un travail de test et de validation des observateurs et la commande sur un système réel. Enfin des indicateurs de SOH (State Of Health) de la pile devront également être générés afin de prendre en compte les contraintes de durabilité dans la commande.
Voir le résumé de l'offreElectrolyse haute température de la vapeur d'eau : Analyse multi-échelle et multi-physique des mécanismes de dégradation des cellules en fonctionnement
La production d'hydrogène par électrolyse de la vapeur d'eau à haute température fait actuellement l'objet de nombreux programmes de recherche engagés au plan national et international. Si l'électrolyse utilise une énergie primaire renouvelable, l'hydrogène ainsi produit constituerait un vecteur énergétique à faible empreinte carbone contribuant à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Toutefois cette option ne sera pertinente que si la durabilité et la fiabilité du procédé d'électrolyse sont optimisées afin de réduire le coût de l'hydrogène produit. La thèse proposée s'inscrit dans cette problématique et vise à étudier les mécanismes à l'origine de la dégradation dans le temps des performances de l'électrolyseur pour proposer des solutions. Pour ce faire, le candidat réalisera des tests de durabilité sur des cellules électrochimiques élémentaires en fonctionnement et analysera les dégradations mesurées par une approche couplée de modélisation multi-physique et de caractérisation fine des matériaux. On s'intéressera plus particulièrement à la déstabilisation physico-chimique et morphologique des électrodes à l'aide de techniques d'absorption des rayons X conduites au synchrotron de Grenoble (ESRF). Le candidat devra enfin proposer des voies d'optimisation pour limiter les taux de dégradations des électrolyseurs.
Voir le résumé de l'offreSoudure étain-argent sur connexion micrométriques pour l'intégration 3D : mécanismes métallurgiques et optimisation
L'intégration 3D, consistant à empiler verticalement des circuits de technologie diverses implique la soudure de ces circuits à l'aide de matériaux sans plomb et plus particulièrement d'Étain/Argent. La métallurgie de soudure de ces matériaux sur les métaux d'interconnexion (cuivre et nickel) a été largement étudiée et est bien connue pour des échelles macroscopiques. Cependant, l'augmentation de la densité des connexions entre circuits ou entre les circuits et le support (Circuit imprimé, interposeur) entraine la réalisation de connexions de dimensions de plus en plus réduites pour lesquelles les effets d'échelle sur les mécanismes de formation des intermétalliques NixSny ou CuxSny ainsi que leur impact sur la fiabilité des connexions n'ont fait l'objet que de peu d'études. Les dépôts de ce matériaux étant réalisés par électrolyses successives à travers un masque de résine, les conditions de procédés permettent de moduler les caractéristiques et l'empilement des couches déposées afin d'en optimiser le comportement. Nous proposons l'étude des couples Cu/snAg et Ni/SnAg sous les aspects : - mécanisme d'interdiffusion entre l'étain et le métal (Ni ou Cu) et cinétiques de formation des intermétalliques - Mécanismes de formation de défauts (cavités de Kirkendall) lors de la croissance de métalliquement. - Rôle et optimisation des paramètres procédés - effet d'échelle -Intégration et fiabilité
Voir le résumé de l'offreConvertisseur DC/DC piézoélectrique à transfert de puissance adiabatique
Il s'agit d'imaginer des structures électromécaniques de type piézoélectrique capables de transformer une énergie électrique en énergie mécanique puis de restituer cette énergie mécanique en énergie électrique. Une bonne partie du travail vise la mise au point du cycle de fonctionnement sur une structure piézoélectrique résonante, ce cycle se rapprochera d'un cycle thermodynamique en remplaçant la pression/température par la charge électrique/le potentiel. Ici, au lieu de transférer au système une puissance thermique à partir d'une première température et la restituer ensuite vers une seconde température, il s'agira de transférer, au bon moment, une charge électrique à partir d'un premier potentiel vers la structure piézoélectrique et de la restituer vers un second potentiel à autre instant judicieux, le tout en assurant en temps réel l'équilibre énergétique du système. Ce système nécessite notamment la mise en place d'une électronique très basse consommation permettant d'appliquer le cycle énergétique sur la structure piézoélectrique et intégrant plusieurs mécanismes de régulation (pour assurer la stabilité du système et réguler le niveau de puissance électrique converti).
Voir le résumé de l'offreCompréhension des mécanismes d'interface des assemblages thermoélectriques
Dans le contexte actuel des économies d'énergies, le CEA-LITEN travaille à la recherche et au développement de composants à récupération d'énergie à base de matériaux thermoélectriques. Le principe est de transformer une partie d'un flux de chaleur traversant un composant en puissance électrique via l'effet Seebeck. Un composant est une série de paires de plots en matériau thermoélectrique reliées par des pistes métalliques, le tout coincé entre deux plaques isolées électriquement servant d'échangeur thermique. Le sujet de cette thèse est la caractérisation fine des interfaces entre le matériau thermoélectrique et les pistes électriques pour mesurer précisément les phénomènes physiques y agissant, les modéliser et proposer des solutions technologiques pour diminuer les résistances de contact qui pénalisent le rendement de conversion du flux de chaleur en électricité. Plusieurs matériaux pour les plots et pour les pistes seront à étudier. Le but de la thèse étant pour chaque couple plot-piste de trouver une solution d'assemblage spécifique et de la valider grâce à ces mesures de la qualité de leur interface. Cette thèse permettra au candidat d'acquérir une expertise sur une large gamme de techniques de mesures balayant plusieurs champs de la physique : thermique, électricité, chimie et physique.
Voir le résumé de l'offreStabilité posturale pour les exosquelettes actifs de marche
Des exosquelettes actifs des membres supérieurs sont développés pour des applications distinctes, dans les domaines militaire, civil et médical. Malgré la différence de la fonction principale, la question de la stabilité posturale se pose dans les mouvements de marche, les transferts de position et les stations statiques. La thèse portera sur le développement de stratégie et d'algorithmes de commande permettant d'améliorer la stabilité et de prévenir la chute d'une personne assistée par un exosquelette actif. Il s'agit de prévenir la chute, de stabiliser, tout en préservant les capacités de réaction de la personne. Nous pourrons nous inspirer des méthodes développées en robotique bipède. Parce qu'elles sont plus robustes et parce qu'elles permettent de préserver une transparence, c'est-à-dire une possibilité d'action de l'utilisateur, nous porterons notre intérêt sur les méthodes compliantes basées sur une commande en effort. La thèse comportera une partie expérimentale mise en ?uvre sur un exosquelette développé par le Laboratoire de Robotique Interactive, et s'appuiera sur un logiciel de simulation dynamique temps-réel développé par le Laboratoire de Simulation Interactive, laboratoire du même département.
Voir le résumé de l'offreDeveloppement de nouvelles technologies de sondes multi-éléments flexibles pour la détection des défauts dans les matériaux ferromagnétiques
Le CEA-LIST développe des sondes électromagnétiques hautes performances pour le contrôle non destructif. Ces sondes (multi-éléments)sont constituées d'un réseau de micro-bobinages sur support souple qui crée un champ magnétique alternatif, engendre des courants induits (ou courants de Foucault) dans la pièce à inspecter et mesure les perturbations du champ magnétique produit en présence des défauts recherchés. Les applications sont nombreuses et relèvent de différents secteurs industriels (aéronautique, nucléaire etc...). Le sujet de thèse proposé consiste à concevoir de nouvelles sondes multiéléments flexibles basées sur l'utilisation des récepteurs bobinés ou de type magnéto-résistif (GMR, GMI, ?) pour le contrôle de pièces ferromagnétiques. Le doctorant étudiera et réalisera de telles sondes, plus performantes que les sondes existantes du marché. Des étapes de conception par simulation, d'optimisations et de validations expérimentales seront successivement menées. De plus, des algorithmes de traitement des signaux bruts et des images visant à mettre en valeur les défauts des structures inspectées seront développés.
Voir le résumé de l'offreModélisation multi-niveaux d'un système énergétique hybride incluant des sources renouvelables ? Couplage de systèmes électriques et thermiques pour la gestion d'énergie
L'intégration massive de production d'énergie renouvelable dans les systèmes électriques est rendue difficile par le caractère intermittent et faiblement prédictible de la ressource. Afin de limiter ces impacts, les sources de production renouvelables peuvent être combinées au sein de systèmes énergétiques hybrides, thermiques et/ou électriques. L'objectif global de ce travail de thèse consiste à développer des modèles multi-énergies pour la gestion de l'énergie de ces systèmes hybrides. Il s'agit d'abord de combiner des modèles thermiques et électriques pour la gestion d'énergie d'un système énergétique hybride, tel qu'un bâtiment incluant un système photovoltaïque. Ces modèles sont des modèles énergétiques, qui seront utilisés pour le contrôle optimal du système. Ce contrôle consiste à définir des points de consigne optimaux pour les composants contrôlables du système, à partir de prévisions de la production renouvelable et de la consommation. Le second objectif consiste à combiner les précédents modèles énergétiques avec des modèles physiques plus fins, pour la simulation de l'opération du système. Les modèles mis en ?uvre permettront de connaître pour chaque composant la réponse à la consigne précédemment calculée, en tenant compte des limites techniques, et en intégrant les transitoires liés au changement de consigne.
Voir le résumé de l'offreDécomposition de domaine et discrétisation 'hp' des équations intégrales de l'électromagnétisme appliquées au contrôle non destructif
Le contrôle non destructif (CND) rassemble les différents procédés industriels permettant de détecter et de caractériser d'éventuels défauts dans une pièce sans l'altérer. La modélisation de ce type de contrôle est de plus en plus utilisée car elle apporte une aide précieuse à la compréhension des phénomènes physiques, à la conception de nouveaux capteurs, à l'optimisation des procédures de contrôle et à la démonstration de leurs performances. Le Département d'Imagerie, Simulation et Contrôle (DISC) du CEA LIST, qui est un acteur important de la communauté du CND au niveau international, développe depuis plusieurs années la plate-forme de simulation CIVA dédiée au CND. Ce sujet de thèse concerne l'étude d'une approche numérique spécifique dédiée à la simulation de procédés de contrôle par méthodes électromagnétiques. Cette approche s'appuie sur une représentation intégrale surfacique des champs électromagnétiques et sa principale originalité réside en l'introduction d'un espace d'approximation d'ordre élevé non conventionnel permettant de travailler sur des maillages non conformes, qui sont mieux adaptés aux configurations complexes et plus enclins à une (future) intégration à la plate-forme CIVA.
Voir le résumé de l'offreCaractérisation et quantification de la dégradation des Assemblages Membrane-Electrodes des piles à combustible de type PEMFC en vue de leur optimisation
La pile à combustible de type PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) est une des voies de production d'électricité sans émission de CO2 les plus prometteuses. Bien que leurs performances aient été largement améliorées ces dernières années, la diminution de leur coût et l'augmentation de leur durée de vie restent des enjeux importants pour une large commercialisation de la technologie dans les domaines du transport et du stationnaire. Pour atteindre ces objectifs, il est nécessaire d'optimiser le c?ur électrochimique de la pile ou assemblage membrane-électrodes (AME) et d'étudier finement ses mécanismes de dégradation. Les AME sont constitués d'une couche de diffusion et d'une membrane recouverte de deux couches actives où ont lieu les réactions électrochimiques. Ces couches actives sont composées par des particules de carbone recouvert d'un ionomère conducteur de protons et supportant des nanoparticules de Pt, le catalyseur. Lors du fonctionnement de la pile, ces matériaux se dégradent. L'objectif de cette thèse est donc d'analyser, de comprendre et de quantifier la dégradation des AME. L'étudiant sera amené à utiliser les microscopes électroniques les plus performants de la plateforme de Nanocaractérisation du CEA-Grenoble (PFNC) aussi bien qu'à faire des tests de caractérisation électrochimique.
Voir le résumé de l'offreProduction de biohuile à partir de résidus agroalimentaires
L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier la liquéfaction de déchets organiques provenant de l'industrie agroalimentaire française afin de produire une biohuile. Celle-ci pourra être transformée par la suite en biocarburant ou biocombustible. Cette liquéfaction hydrothermale s'effectue en milieu aqueux entre 250-350°C et 10-20 Mpa suivant les procédés, et souvent en présence d'un catalyseur. Les propriétés de solvant de l'eau sont ainsi modifiées selon les conditions de pression et température. Cette liquéfaction est de plus en plus étudiée car elle permet d'obtenir directement une biohuile d'un pouvoir calorifique entre 30-36 MJ/Kg avec une teneur en oxygène entre 10-20%, plus faible qu'une huile issue de pyrolyse flash de biomasse ligno-cellulosique. De plus, les conditions hydrothermales permettent de convertir des ressources chargées en eau qui ne peuvent être converties par des procédés de gazéification ou pyrolyse « classiques » fonctionnant sur de la biomasse sèche. En effet pour ce type de ressources le coût énergétique d'évaporation de l'eau devient prohibitif. Dans ce travail de thèse, on simulera par des mélanges modèles la composition des résidus étudiés en termes de lipides, protéines, glucides mais aussi éléments minéraux. Il s'agira dans un premier temps d'un travail principalement expérimental utilisant les moyens expérimentaux du laboratoire : étude de la conversion de ces mélanges modèles, en autoclaves batch mais aussi sur un pilote continu qui sera installé au laboratoire dans le cadre du projet ANR LIQHYD. Il sera nécessaire d'effectuer les analyses précises de la composition (organique et minérale) des différentes phases obtenues (gaz, liquide aqueuse, liquide organique, solide) afin de d'identifier et quantifier les espèces produites. On cherchera à comprendre les étapes de cette conversion, les interactions entre les espèces, l'influence des espèces minérales présentes voir le bénéfice de l'introduction d'un catalyseur dans le système. L'objectif est d'aboutir à un mécanisme réactionnel global et d'optimiser la quantité de bio-huile produite.
Voir le résumé de l'offreSystème de détection des ruptures de gaine de combustible dans les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium de génération 4
La filière des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), ouvrant les portes de la surgénération et du cycle du combustible fermé, est particulièrement prometteuse en vue d'une future industrie nucléaire durable, sûre, compétitive et écologique. L'objet de la thèse concerne le développement d'une instrumentation nucléaire assurant la surveillance de l'intégrité des gaines de combustible d'un RNR-Na. L'exigence de fonctionnement en réacteur propre implique la conception de systèmes spécifiquement dédiés à cette filière de génération 4, du fait de ses particularités. Le CEA mise sur la filière RNR-Na depuis les années 50 au travers des projets RAPSODIE, PHENIX, SUPERPHENIX, EFR et maintenant ASTRID. Les technologies d'instrumentation nucléaire ont beaucoup évolué depuis ces projets historiques, notamment par l'utilisation des techniques avancées de traitement du signal disponibles grâce aux progrès liés au développement de l'électronique numérique permettant des traitements complexes et rapides des signaux nucléaires. Le CEA LIST développe des capteurs et des électroniques à la pointe de l'innovation pour la mesure nucléaire. Une électronique de nouvelle génération, permettant d'effectuer une spectrométrie gamma de haute résolution dans les conditions sévères régnant autour d'un circuit primaire de réacteur, a notamment été mise au point ces dernières années. L'accès à une information sur l'isotopie des produits de fission relâchés dans le sodium constituerait une avancée importante en termes de diagnostic sur la gravité de la rupture et une aide pour la gestion de l'incident par l'exploitant. L'étudiant aura pour objectif de maîtriser la problématique industrielle, de développer des modèles physiques simulant l'activation du caloporteur sodium, le rejet de produits de fission, le transport des radionucléides et la mesure (le couplage à la partie thermo-hydraulique sera très important). Cette thèse nécessitera donc une collaboration forte avec les équipes CEA transversales en charge du projet ASTRID. Après une phase de bibliographie, le doctorant devra mettre en place expérimentalement une boucle d'essai autour de l'accélérateur linéaire d'électrons SAPHIR (plate-forme d'irradiation et de mesure nucléaire du CEA LIST) et conduire ainsi la validation expérimentale des modèles d'activation du sodium et de la mesure, avec le support des équipes du laboratoire. L'étudiant conclura alors sur la faisabilité de la mesure de spectrométrie gamma, optimisera le design du poste de mesure et quantifiera les performances du système pour la filière RNR-Na, en vue du passage du système à pleine échelle pour ASTRID.
Voir le résumé de l'offreDétection de particules par transition de phase magnétique
L'objet de la thèse concerne l'interaction des particules avec la matière et plus particulièrement l'étude de l'évolution des propriétés magnétiques du gadolinium lors d'interaction avec des neutrons ou des rayonnements gamma. En effet, le gadolinium est un élément particulier à la fois en regard de l'interaction neutronique et de ses propriétés de transition magnétique à température ambiante. La section efficace d'absorption des neutrons thermiques par le gadolinium est souvent exploitée pour la conception de capteurs de neutrons. Par ailleurs, cet élément a un point de Curie approximativement à 20°C. Cette second propriété n'a jamais été envisagée pour la détection de particules, pourtant une bolomètrie basée sur ce principe pourrait présenter des propriétés de sensibilité et de discrimination des neutrons intéressantes pour de nombreuses applications industrielles. Les travaux de thèse commenceront par une étude bibliographique afin d'assimiler l'état de l'art sur les phénomènes d'interaction et de magnétisme. Ensuite, une étude de faisabilité sera conduite sur la base de modélisations, de simulations et d'expérimentations. Finalement, et en fonction des résultats obtenus, un prototype pourra être conçu, testé et validé. L'étude d'un système de détection basé sur un principe innovant en rupture avec les méthodes habituelles de détection constitue un challenge d'autant plus important qu'il répondrait à une forte demande industrielle (dosimétrie neutrons active, démantèlement?).
Voir le résumé de l'offreOptimisation de cellules solaires à hétérojonction silicium et contacts en face arrière pour la fabrication de modules PV à haut rendement
Ce sujet s'inscrit dans une thématique de recherche visant à diminuer le coût de l'électricité photovoltaïque (PV) en développant des cellules solaires à haut rendement. Le travail de thèse vise à optimiser des dispositifs combinant deux technologies à haut rendement validées industriellement sur silicium cristallin: l'hétérojonction silicium (Si-HJ) de Panasonic (ex-Sanyo) et les contacts en face arrière RCC (Rear Contact Cells) de SunPower. Jusqu'à présent, des démonstrateurs ont été réalisés par plusieurs laboratoires et entreprises dans le monde, dont le Laboratoire des Composants Photovoltaïques (LCP) du CEA-LITEN. Les rendements obtenus aujourd'hui au LCP sont de l'ordre de 20%, sur petite surface (20 cm2). Différents aspects de la structure doivent encore être étudiés afin d'augmenter ces rendements au delà des 25% atteignables en théorie: au niveau de la face arrière (géométrie des contacts et optimisation des couches de passivation) mais également sur la face avant (passivation de surface et transmission optique). Pour cela, une interaction forte entre les résultats expérimentaux, les caractérisations et les simulations des dispositifs devra être assurée. Ce travail de thèse sera effectué en collaboration avec le Laboratoire des Modules PV du CEA-LITEN.
Voir le résumé de l'offreMethodes d'accès au canal pour les reseaux de capteur virtuelles
Le challenge de cette thèse est d'étudier de nouvelles solution pour atteindre par de la virtualisation un contrôle d'accès au canal efficace (Medium Access Channel ? MAC). Pour ce faire, le candidat aura à supporter la reprogrammation des capteurs virtuels et le partage pour de multiples applications de composants hétérogènes du réseau de capteurs. Le candidat aura également à c?ur, d'une part de concevoir des méthodes de caractérisation des composants du réseau de capteurs qui se devront d'être à l'écoute des requêtes applicatives, d'autre part de concevoir des protocoles MAC adaptés aux caractéristiques des capteurs.
Voir le résumé de l'offreMéthodes de caractérisation de technologies d'électrodes ou de packaging en vue de leur utilisation dans de futurs dispositifs médicaux implantables actifs
Les dispositifs médicaux implantables actifs bénéficient de la miniaturisation grâce aux micros et nanotechnologies, et intègrent plus de fonctions dans des volumes minimalement invasifs. En particulier, les électrodes utilisées pour l'enregistrement ou la stimulation neuronale peuvent être miniaturisées afin d'en augmenter la densité et le nombre, ou simplement d'en réduire le volume. Ces nouvelles échelles entraînent une remise en question des paradigmes de stimulation, et les technologies pour les atteindre doivent être parfaitement biocompatibles. La thèse se déroulera au CEA/LETI/CLINATEC® sur le Campus de MINATEC® (Grenoble, France). CLINATEC® est un nouveau centre de recherches biomédicales au CEA (Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives) en partenariat avec le CHU, l'INSERM et l'UJF, pour apporter les preuves de concept précliniques et cliniques des dispositifs médicaux basés sur les micro-nanotechnologies. Depuis plusieurs années, le LETI est impliqué dans le développement de packaging médicaux implantables et d'électrodes (en silicium ou en polymère (polyimide, parylène ou silicone) pour les applications in-vitro et in-vivo. La dimension typique des électrodes va de la dizaine à plusieurs centaines de microns. Le comportement in-vivo des dispositifs doit faire l'objet d'investigations exhaustives, à la fois pour pouvoir spécifier les systèmes, et pour vérifier leur innocuité. C'est l'une des missions confiée à CLINATEC. La tolérance locale des électrodes et du packaging doit être évaluée par des méthodes directes telles que l'histologie, ou indirectement par l'étude de l'impédance ou le dosage de marqueurs d'inflammation. De plus, la stimulation électrique doit être dimensionnée pour éviter la dégradation des tissus ou des électrodes. Le travail de recherche proposé a pour objectif, à partir de démonstrateurs existants et originaux, minimalement invasifs, d'établir : ? un ensemble de méthodes de caractérisations physiques (microscopie électronique à balayage, diffraction X, spectroscopie d'impédance, voltamétrie cyclique, etc.) ? un ensemble de caractérisations biologiques (in-vitro et in-vivo) permettant d'évaluer les performances des électrodes, du packaging et leur adéquation avec un usage chronique chez l'homme ? les spécifications de nouveaux dispositifs médicaux implantables de stimulation neuronale ou périphérique, en particulier l'étude des paramètres de stimulation dans le domaine de la neuromodulation. Le candidat a une formation de type Master Systèmes et microsystèmes pour la physique et les biotechnologies.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'architectures « Normally-Off » de transistors HEMT sur Nitrure de Gallium
Les transistors actuels basés sur ce matériau sont des transistors HEMT (High Electron Mobility Transistors) « Normally-On » c'est-à-dire qu'un courant passe en l'absence de polarisation de grille. Afin de répondre aux spécifications applicatives, il est nécessaire de mettre au point de nouvelles architectures de transistors HEMT « normally-Off »présentant une tension de seuil positive sans dégradation des autres caractéristiques électriques du transistor. Le but de la thèse est d'identifier les phénomènes physiques et électriques permettant de moduler la densité des électrons du gaz bidimensionnel de l'hétérostructure contrainte AlGaN/GaN ou InAlN/GaN et conduisant à la réalisation de structures «Normally-Off». Dans ce but, différentes architectures « Normally-Off » seront évaluées en s'appuyant sur les moyens de la salle blanche 200mm du CEA-LETI et sur la filière existance «HEMT GaN Normally-On » Le travail de thèse comportera : 1. L'état de l'art des structures « Normally-Off » et identification des architectures les plus prometteuses de concert avec l'équipe « Puissance GaN » en s'appuyant sur des simulations TCAD. 2. La définition des variantes technologiques et de procédés de fabrication afin de moduler la densité d'électrons dans le canal en interaction avec les équipes intégration et process en s'appuyant sur la filière 200mm «Normally-On». 3. Le suivi de la réalisation des composants dans la salle blanche du CEA-LETI. Caractérisations physico-chimiques des empilements et caractérisation électrique des nouveaux composants (performances statiques et dynamiques). 4. Analyse et interprétation des résultats. Identification des phénomènes physiques et électriques clés en corrélation avec la simulation TCAD. 5. Synthèse des résultats et rédaction du manuscrit
Voir le résumé de l'offreVers un diagnostique en temps réel de l' « état de santé » des onduleurs photovoltaïques
Les centrales photovoltaïques sont aujourd'hui un outil de production d'électricité qu'il faut optimiser, notamment en phase d'exploitation. Il existe aujourd'hui de nombreux indicateurs qui « remontent » à l'exploitant pour anticiper une maintenance préventive ou mieux cibler la panne lors d'une maintenance curative. L'onduleur reste le premier élément défaillant dont il est impossible aujourd'hui d'anticiper la panne. Ce sujet de thèse a pour objectif d'avancer dans la recherche d'indicateurs pertinents pour quantifier en temps réel « l'état de santé » des modules de composants semi-conducteurs de l'onduleur. Deux modes de dégradations principaux interviennent : décollement des fils de bonding sur les puces (augmentation de la tension directe) ou dégradation du substrat sous la puce (augmentation de la température). Actuellement, il est possible de vérifier ces dégradations mais dans des configurations non fonctionnelles, c'est-à-dire qu'il faut pour cela sortir le module du convertisseur. Nous proposerons ici d'étudier des méthodes pouvant réaliser ces mesures en situation afin de stopper le fonctionnement du convertisseur avant que ce dernier ne perde brutalement ses fonctions sécuritaires et d'assurer une maintenance préventive.
Voir le résumé de l'offreMéthodes d'interconnexion de cellules photovoltaïques à haut rendement : choix des matériaux et procédés, caractérisation des performances et durée de vie.
L'INES développe de nouvelles architectures de cellules photovoltaïques à haut rendement. Les recherches effectuées à l'INES ont permis d'obtenir parmi les meilleurs résultats au niveau mondial sur ce type de cellule. Il convient maintenant d'optimiser leur mise en module pour conserver des rendements élevés. La mise en modules des cellules permet leur utilisation sous forme de panneaux photovoltaïques. De façon standard, elle consiste à connecter les cellules en série puis réaliser un empilement verre / résine d'encapsulation / cellules interconnectées / résine d'encapsulation / polymère laminé permettant de protéger les cellules des agressions extérieures. L'un des points clés concerne l'interconnexion des cellules, les matériaux utilisés pour les cellules haut rendement nécessitant le développement de nouvelles techniques d'interconnexion. Ces dernières font l'objet de la thèse. Des solutions innovantes de collage et/ou de soudure seront étudiées. Les matériaux et procédés les plus adaptés devront être développés et évalués : compatibilité avec les matériaux des cellules et d'encapsulation, caractérisation des performances électriques et fiabilité des assemblages obtenus après mise en module puis après vieillissement accéléré. L'objectif est de conserver un rendement élevé au niveau du module et de garantir une durée de vie de 25 à 30 ans. Il s'agit d'un travail essentiellement expérimental, de mise en ?uvre de procédés et de caractérisation.
Voir le résumé de l'offreCalcul de champ ultrasonore temps réel sur architecture massivement parallèle
La plateforme logicielle CIVA développée par le CEA-LIST propose différents modules de simulation et de traitements pour le contrôle non destructif (CND). Depuis quelques années, on constate une démocratisation de l'usage de la simulation à tous les niveaux d'expertise, néanmoins le temps de calcul reste un frein à sa généralisation. Concernant les méthodes par ultrasons, différents modèles de propagation et d'interaction sont développés par le CEA-LIST. Ces modèles sont basés sur des méthodes semi-analytiques, et consistent notamment à modéliser le faisceau de propagation des ondes ultrasonores. Les techniques actuellement employées s'appuient sur des algorithmes de suivi de pinceaux et utilisent des modules de lancer de rayons. Le sujet de la thèse consiste, à partir de l'état de l'art de la simulation des contrôles non destructifs développés au CEA-LIST, à exploiter au mieux les architectures matérielles de nouvelles générations (processeurs à unités d'exécution multiples de type ManyCore et GPGPU) à l'aide de nouveaux algorithmes ainsi que d'implémentations fines, pour proposer un module de calcul temps réel du champ ultrasonore propagé par un transducteur multiéléments vis-à-vis d'une géométrie hétérogène, complexe et constituée de matériaux isotropes et anisotropes. Le comportement de ce module sera analysé et benchmarké sur les différentes architectures avec soin et rigueur.
Voir le résumé de l'offreConception, réalisation et caractérisation des propriétés électriques d'un interposer silicium micro-nano permettant une Co intégration CMOS / nano-objets
Contexte et description du sujet de thèse : Le département DCOS (Département des Composants Silicium) au CEA-LETI développe des projets de recherche et de développement au niveau des dispositifs avancés (CMOS), des microsystèmes (capteurs MEMS, NEMS) et des interconnections et architectures 3D. L'une des thématiques étudiées, et qui place le CEA-LETI très en amont au niveau mondial, s'intéresse plus particulièrement à l'intégration de nano-objets sur un interposer générique et à leur interconnexion avec des CMOS (base d'un brevet CEA-LETI). Les possibilités ouvertes adressent des champs variés, de l'électronique moléculaire (projet ICT AtMol) à la détection de molécules via des capteurs denses par exemple (projet ERC Delphins). Dans tous les cas, il s'agit de concevoir une plateforme unique et originale permettant de réunir et développer le savoir-faire microélectronique et le savoir-faire lié à l'étude des nano-objets (nanotubes de carbone, graphène, nanofils, molécules électroniques / biologiques, matériaux bio-inspirés)(cf schéma). Ces champs applicatifs ont en commun la conception d'un circuit hybride nano-objet/CMOS et la réalisation d'une connectique compatible à la fois avec les critères imposés par l'intégration du nano-objet (contraintes liées aux propriétés de la surface d'accueil du nano-objet, de la densité des électrodes et interconnections, de l'environnement du nano-objet par exemple) et avec les critères de performance du CMOS. Le travail de thèse proposé s'inscrit dans ce contexte et a pour objet le développement de la connectique d'un interposer générique, permettant l'intégration de nano-objets en vue de leur caractérisation électrique. L'étude cible plus particulièrement la conception, le développement technologique et la caractérisation d'une connectique 3D commune à un circuit CMOS et à un réseau de nanoélectrodes, de l'échelle nanométrique (nanovias) à l'échelle micrométrique (microvias). Une première filière permettant de réaliser un telle connectique tout en validant les critères de surface nécessaires à l'intégration des nano-objets, est à l'étude : elle envisage une technologie de type nanovias / microvias traversants (TSV pour « Through Silicon Vias ») avec un remplissage silicium pour les nanovias et un remplissage métallique pour les microvias. Une technologie standard est envisagée pour la partie CMOS, qui pourra éventuellement être adpatée en fonction des contraintes liées au nano-objet. La thèse proposée a pour objet la conception d'un 1er circuit CMOS / nano-objet et la réalisation d'une chaine connectique complète alliant la technologie 3D, la technologie CMOS et le nano-objet. Elle s'attachera particulièrement à l'étude des propriétés électriques de cet interposer (et spécialement aux interfaces), ainsi qu'à la tenue thermomécanique de la connectique (compatibilité mécanique des matériaux envisagés). Le travail proposé pourra se décliner selon les trois axes suivants : - La modélisation électrique et la conception d'un circuit hybride CMOS / nano-objet, - La conception technologique de l'interposer et la fabrication de celui-ci, - La caractérisation électrique et morphologique des véhicules test réalisés. La thèse se déroulera au Laboratoire Empilements des Composants Avancés (LECA) en étroite collaboration avec le Laboratoire des Dispositifs Innovants (LDI) au sein du département DCOS, elle pourra par ailleurs s'appuyer sur les moyens présents dans d'autres unités (plateforme Silicium, plateforme nanocaractérisation et outils de simulation en particulier). Profil du candidat : Master en Electronique, Nanoélectronique Aptitude à la communication (échanges interdisciplinaires) Expérience souhaitée, mais non obligatoire, dans l'un des domaines suivants : physique des semi-conducteurs, technologies de la micro-électronique (salle blanche), manipulation de nano-objets.
Voir le résumé de l'offreCroissance épitaxiale des alliages AlGaN sur substrat Silicium pour la réalisation de diodes électroluminescentes dans le domaine de l'UV-C
Pour le traitement anti-bactérien de l'eau et de l'air par UV, on cherche à remplacer les lampes UV, peu efficaces énergétiquement et chères, par des systèmes à diodes électroluminescentes (LEDs) émettant vers 270nm. Les matériaux constitutifs de la LED pour ce type d'application sont les alliages semiconducteurs du type Ga1-xAlxN. Cependant, pour la gamme de longueur d'onde considérée, les LEDs UV n'ont pas à ce jour atteint les performances requises pour pénétrer le marché en raison de leur rendement de conversion électron/photon encore trop faible. Cette limitation est due à l'existence de trop nombreuses dislocations dans les structures émissives qui sont des centres de recombinaison non radiative. Au cours de ce travail de thèse, nous mettrons en oeuvre des procédés de croissance nouveaux pour limiter la densité de dislocations. Ces procédés reposent sur l'utilisation de substrats de silicium à surface structurée ou de substrats recouverts d'un masque au travers des ouvertures duquel la croissance se fait de façon localisée. Nous travaillerons sur la définition / l'optimisation de la topologie de surface du substrat Si, ou sur les paramètres de définition du masque sur la surface, ainsi que sur les paramètres de croissance épitaxiale. Nous étudierons dans un deuxième temps la croissance, sur cette couche à densité de dislocations réduites, de couches actives de Ga1-xAlxN et caractériserons les propriétés électro-optiques de la diode UV ainsi réalisée. Le travail comprend une partie importante de croissance épitaxiale, et fera appel aussi à la caractérisation morphologique (MEB), optique (photoluminescence et cathodoluminescence) et structurale ( diffraction X). Au vu des résultats obtenus, nous utiliserons les moyens technologiques du laboratoire pour réaliser une diode électroluminescente sur ce type d'empilement. Le travail de thèse s'effectuera au sein du laboratoire des composants pour éclairage (LCE) du LETI et se fera également en forte interaction avec le laboratoire du CNRS, le CRHEA (Centre de Recherche sur l'HétéroEpitaxie et ses Applications) à Sophia Antipolis, Le laboratoire Charles Coulomb de l'université de Montpellier nous apportera également ses compétences sur la spectroscopie des semiconducteurs dans le domaine UV.
Voir le résumé de l'offreEtude et mise en ?uvre d'algorithmes de commande prédictive pour la commande en temps interactif des humains numériques
Ce sujet de thèse s'inscrit dans le thème de l'Humain Numérique pour l'industrie, et plus précisément, pour la conception, la maintenance, la formation des opérateurs, la conception et l'ergonomie du poste de travail. Contrairement aux approches actuellement utilisées dans l'industrie, notre approche a consisté, dès l'origine du développement du thème (2006), à proposer un humain numérique dynamique, physiquement réaliste, commandé par ses propres actionneurs, visant ainsi un comportement le plus proche d'un humain réel sans nécessiter une poursuite précise des mouvements de l'opérateur ? l'avatar peut alors être assimilé à un collaborateur plutôt qu'à une simple projection de l'opérateur. Les contrôleurs d'humains numériques ont aujourd'hui ont un comportement purement réactif et ne font pas d'anticipation sur la tâche à réaliser. Cela implique l'utilisation de gains d'asservissement élevés, qui ne garantissent, dans le cas de mouvements complexes et dynamiques, la stabilité de l'humain numérique et, par suite, le succès de la tâche. Cette thèse s'intéressera aux mouvements complexes et dynamiques de l'humain numérique (changement rapide de posture (debout ? accroupi), mouvements techniques, marche, voire course,...) et aura pour objectif de proposer des principes et algorithmes de contrôle interactifs basés sur une prédiction, visant à une meilleure robustesse tant sur le plan du comportement de l'humain numérique que sur le plan du réglage des paramètres de contrôle.
Voir le résumé de l'offreNouveaux matériaux d'électrode à forte capacité pour microbatteries tout solide au lithium
Un des verrous actuels au développement de microsystèmes autonomes réside dans leur capacité à embarquer leur propre source d'énergie. Les microbatteries tout solide au lithium sont une des réponses possibles à ce besoin. D'une dizaine de microns d'épaisseur, elles sont élaborées par des techniques de dépôt sous vide (PVD, CVD, évaporation thermique) et intègrent un électrolyte inorganique solide. La capacité de ces microbatteries est pour l'instant limitée par celle de l'électrode positive qui n'excède généralement pas 100 µAh.cm-2.µm-1. L'objectif de cette thèse sera donc l'étude de nouveaux matériaux d'électrode positive dits de 'conversion' permettant de surclasser en termes de capacité surfacique les matériaux actuellement utilisés . Ainsi, différents composés de type sulfures seront élaborés sous forme de films minces par pulvérisation cathodique (PVD). L'influence des paramètres de dépôt sur la composition et la structure des électrodes sera étudiée. Les performances électrochimiques ainsi que les mécanismes d'insertion/desinsertion du lithium dans ces composés seront étudiés de manière approfondie. De nombreuses techniques de caractérisation seront utilisées pour déterminer la composition chimique (ICP, RBS, microsonde de Castaing, XPS, spectroscopie Auger), la structure (diffraction des RX, spectroscopies Raman, Mössbauer, MET...), la morphologie (MEB) et le comportement électrochimique (galvanostat/potentiostat, spectrométrie d'impédance).
Voir le résumé de l'offreNouveaux matériaux pour une nouvelle génération de microbatteries tout solide sans lithium
De nouveaux dispositifs communicants autonomes intégrant capteurs, dispositifs de récupération (photovoltaïque, piézoélectrique, thermoélectriques,...) et de stockage d'énergie sont actuellement en plein développement. Les microbatteries au lithium tout solide en films minces sont une solution de stockage performante. Pour ces applications spécifiques la tension de la microbatterie doit rester relativement basse (~ 1V) pour parvenir à stocker l'énergie électrique récupérée avec un bon rendement. Ceci conduit logiquement à envisager de nouveaux systèmes électrochimiques tout solide exempts de lithium, potentiellent moins réactifs vis-à-vis de l'eau (adaptés à des systèmes implantables). L'objectif de cette thèse sera donc de contribuer à la recherche et à l'évaluation de nouveaux couples de matériaux d'électrode susceptibles de répondre à cette nouvelle demande, et compatibles avec une intégration en microbatterie tout solide. Pour cette raison, des systèmes ?simples' comportant une électrode négative métallique et un composé d'intercalation des ions métalliques (mono ou divalents) de type oxyde seront tout d'abord privilégiés. Les études porteront à la fois sur des matériaux d'électrode sous forme de poudres et de couches minces(PVD). De nombreuses techniques de caractérisation seront utilisées afin de déterminer la composition chimique (ICP, RBS, microsonde de Castaing, XPS, spectroscopie Auger), la structure (diffraction des RX, spectroscopie Raman, MET...), la morphologie (MEB) et le comportement électrochimique (galvanostat/potentiostat, spectrométrie d'impédance).
Voir le résumé de l'offreElectrolyte tout solide innovant à base de liquides ioniques : réalisation par voie humide et caractérisation des propriétés de transport par spectroscopie d'impédance
L'un des points clés pour le développement des technologies portables est le stockage de l'énergie. Pour beaucoup d'applications (source d'énergie de secours, implants auditifs, etc.), l'accumulateur principalement utilisé est aujourd'hui la pile bouton. Cependant, elle est surdimensionnée en termes de taille et de courant par rapport à l'utilisation qui en est faite. L'une des solutions les plus prometteuses pour pallier ce problème est l'utilisation de micro-accumulateurs. Développés depuis une vingtaine d'années, les micro-accumulateurs, réalisés par dépôts successifs de couches minces, ne font qu'une dizaine de microns d'épaisseur. Ils sont composés d'un électrolyte solide ce qui évite tout risque de fuite contrairement aux accumulateurs classiques comportant un électrolyte liquide. Actuellement, ces électrolytes sont principalement réalisés par dépôt sous vide de type PVD ou CVD. Cependant, ces techniques sont lourdes à mettre en ?uvre (vide poussé, équipements coûteux, etc.) et les films minces obtenus présentent une très faible conformité ce qui ne permet pas de les déposer sur des substrats rugueux par exemple. L'objectif de cette thèse est donc de développer des électrolytes solides innovants réalisés en voie humide. Ces électrolytes seront basés sur l'utilisation d'une matrice polymère (type polymère réticulable sous UV) intégrant un sel de lithium et un liquide ionique. Ce type d'électrolyte présente l'avantage d'être stable à l'air et en température. De plus, ils peuvent être déposés par des techniques de dépôt en voie humide de type trempage-retrait (dip-coating) ou tournette (spin-coating) beaucoup plus simple à mettre en ?uvre que les techniques de dépôt sous vide. Le travail consistera à cibler les meilleurs précurseurs ainsi que la technique de dépôt la plus adaptée pour la réalisation de films minces. Dans un premier temps, les différents précurseurs seront caractérisés (mesures de conductivité, de viscosité, analyses IR etc.) et les différentes techniques de dépôt envisagées seront étudiées (épaisseurs obtenues, temps de réticulation, etc.). Les films minces réalisés seront caractérisés d'un point de vue électrochimique par spectroscopie d'impédance. Enfin, les films présentant les meilleures propriétés seront intégrés dans des empilements de micro-accumulateurs tout solide. Ce travail de thèse sera fait en collaboration entre le CEA de Grenoble et le laboratoire ICMMO de l'Université Paris Sud.
Voir le résumé de l'offreMéthodes avancées pour la caractérisation des défauts par des techniques ultrasonores multi-éléments
Les techniques de contrôle non-destructif par ultrasons s'appuyant sur des traducteurs multi-éléments sont de plus en plus utilisées dans l'industrie. Cette technologie offre de nombreux avantages, en particulier elle donne accès à des données souvent beaucoup plus riches et complètes que les données fournies par les technologies traditionnelles. L'exploitation de manière optimale de ces données pour la détection et la caractérisation des défauts demande la mise en ?uvre de nouvelles techniques d'imagerie rapides et robustes. Les méthodes d'imagerie qui s'appuient sur une focalisation synthétique à posteriori des signaux reçus au cours de l'acquisition sont plus en plus développées à l'heure actuelle. Ces méthodes nous offrent un nombre important d'images dont chacune peut porter des informations différentes et complémentaires sur la position, la nature et la géométrie des défauts recherchés. Cependant, les outils permettant une exploitation et une interprétation combinée d'un tel ensemble d'informations n'existent pas encore. L'objectif de la thèse est de développer des outils et des méthodes, principalement basés sur l'exploitation simultanée des informations fournies par les méthodes d'imagerie existantes, permettant de caractériser les défauts en termes de nature (volumique ou plane), de dimensions et de position dans le composant inspecté.
Voir le résumé de l'offreEtude de la stabilité en milieu aqueux des systèmes catalytiques pour l'hydrolyse du NaBH4
Le Laboratoire de Chimie et de Sécurité des Nanomatériaux (LCSN) est fortement impliqué dans le développement de sources d'énergie miniatures basées sur la pile à combustible. Elles concernent principalement les applications de faibles puissances pour divers objets nomades. Le principal intérêt de ces sources d'énergie réside dans leur densité d'énergie théorique potentiellement bien supérieure aux batteries lithium permettant d'accroître l'autonomie des systèmes électroniques. Le combustible et plus particulièrement la « cartouche de combustible » reste le principal verrou pour l'émergence des piles à combustible dans le domaine du portable. Aujourd'hui, de nombreux industriels et laboratoires de recherche dont le CEA/LITEN se focalisent sur l'hydrogène comme combustible (dont les piles présentent de très bonnes performances électrochimiques) et le moyen de le stocker ou de le produire in-situ. Le LCSN, en collaboration étroite avec un industriel de renom, travaille depuis une dizaine d'années sur la génération d'hydrogène par l'hydrolyse du borohydrure de sodium NaBH4. Ainsi, de nombreuses études sont menées au laboratoire sur la mise en ?uvre de cette réaction dans le but ultime de concevoir et développer un générateur passif permettant de générer de l'hydrogène nécessaire au fonctionnement de la pile. L'utilisation de catalyseurs pour activer l'hydrolyse du NaBH4 en solution aqueuse sont indispensable pour générer des débits d'hydrogène suffisants. Cette thèse, axée sur l'étude de la stabilité des systèmes catalytiques dans des solutions aqueuses, s'orientera autour des thématiques suivantes : -Compréhension des mécanismes de vieillissement de catalyseurs non nobles (étude fondamentale : électrochimie?) -Détermination des conditions optimales de vieillissement (nature de la solution, pH de la solution, addition d'additif, atmosphère de vieillissement?) -Evaluation en conditions réelles Les enjeux sont à la fois d'ordre scientifique et technologique.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'une méthode d'imagerie 3D par contraste de phase sur synchrotron et source X de laboratoire
En radiographie X conventionnelle, les photons X traversant un échantillon sont absorbés différemment selon la nature du matériau. L'image formée en sortie représente ainsi une distribution des absorptions dans l'échantillon. Une autre approche plus récente est la radiographie par contraste de phase qui représente une variation de la phase du faisceau émergeant de l'échantillon. Durant ces dix dernières années, la recherche a été active et plusieurs techniques d'imagerie par contraste de phase ont été proposées. Ces techniques requièrent l'utilisation d'un faisceau de rayons X qui peut être issus d'une source fortement cohérente (type synchrotron) ou partiellement cohérente (type tube à rayons X classique). Le but de cette thèse est de développer une méthode d'imagerie 3D basée sur l'acquisition d'image en contraste de phase et qui puisse s'appliquer à une source de laboratoire et ainsi être facilement utilisées dans différents contextes applicatifs (médical et contrôle non destructif).
Voir le résumé de l'offreProcédés innovants pour la modification des propriétés structurelles du silicium amorphe et application aux cellules solaires à hétérojonction
La technologie photovoltaïque à hétérojonction de silicium amorphe /cristallin (HET) est devenu très prometteuse car elle combine des procédés de fabrication facilement industrialisables avec des rendements très élévés (>23%). La base de la technologie de cellules à hétérojonction est le dépôt de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) sur un substrat de silicium monocristallin. Cela permet d'obtenir des passivations de surface excellentes et d'atteindre des valeurs de tension de circuit ouvert (Voc) supérieures à 730mV. La thèse proposée est focalisée sur l'utilisation de procédés innovants pour doper et plus généralement améliorer les propriétés structurelles de l'a-Si:H. Les trois procédés pressentis pour cela sont l'implantation ionique, l'irradiation et la cristallisation micro ou complète par Laser. L'objectif des travaux est de réussir à obtenir des empilements d'a-Si:H plus passivants, plus conducteurs et plus transparents pour des cellules à haut rendement par des techniques innovantes au meilleur niveau mondial. L'application sera les cellules à hétérojonction mono ou bifaciales et des cellules à hétérojonction avec des contacts face arrière.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'outils de modélisation 3D du contrôle ultrasonore de soudures complexes
Les techniques de Contrôle Non Destructif (CND) permettent d'obtenir des informations sur la santé d'une pièce ou d'une structure sans qu'il en résulte des altérations préjudiciables à son utilisation ultérieure. Parmi les méthodes de CND, les techniques reposant sur les ondes élastiques ultrasonores sont très largement répandues, permettant en particulier le contrôle dans le volume d'une structure. Parmi ces structures, la contrôlabilité des assemblages soudés est un enjeu industriel majeur répondant aux exigences de sûreté et de durée de vie des structures. Faisant suite aux activités du CEA LIST sur la modélisation du contrôle de telles structures depuis plus de 15 ans, cette thèse a pour objectif d'améliorer la modélisation des phénomènes de propagation ultrasonore dans les soudures. Les axes de recherche portent 1) sur l'extension des modèles afin de prendre en compte des caractéristiques 3D de soudures issues soit de description macrographique soit de code de simulation numérique de soudage; 2)Le développement de modèles exploitant les caractéristiques de la structure polycristalline de la soudure afin de rendre de compte des effets d'atténuation sur le champ rayonné et du bruit rétrodiffusé. Les modèles développés seront validés par comparaison avec l'expérience pour des configurations représentatives des applications.
Voir le résumé de l'offreModélisation de phénomènes élastodynamiques critiques dans le cadre de la théorie asymptotique des rayons. Application à la simulation des technique de contrôle par ultrasons
Le CEA LIST développe la plate-forme logicielle CIVA qui propose des outils de simulation pour les techniques de contrôle non destructif (CND) dont les techniques ultrasonores. Les modèles actuellement utilisés pour simuler la propagation d'une onde ultrasonore reposent sur une approche dite « rayons » basée sur une approximation haute fréquence particulièrement bien adaptée dans la majorité des cas. Cependant il existe des phénomènes critiques correspondant à des interférences entre les ondes de volume et des ondes dites « de tête » dont cette approche ne rend pas compte. L'objectif de cette thèse consiste donc à proposer de nouveaux modèles capables de prendre en compte ces phénomènes critiques et de décrire de façon fine l'interaction du champ ultrasonore avec un défaut. Deux approches seront envisagées, une approche d'intégration numérique et une évaluation asymptotique haute fréquence spécifique de l'intégrale de Rayleigh-Sommerfeld. L'efficacité numérique des modèles proposés devra être évaluée en vue d'une intégration dans la plateforme logicielle CIVA.
Voir le résumé de l'offreReconstruction 3D en tomographie X sur trajectoires non-standard
Initialement, la reconstruction tomographique a été développée pour une acquisition sur une trajectoire circulaire sur 360°. Les avancées dans le secteur médical ont mené à l'utilisation des trajectoires hélicoïdales et certains algorithmes de reconstruction ont été adaptés. Dans le domaine du contrôle non destructif (CND) les avancées technologiques permettent d'utiliser des robots pour automatiser le processus d'inspection. Dans ce cas, les trajectoires d'acquisition peuvent être variées et en même temps les contraintes mécaniques peuvent impacter la trajectoire par une réduction du nombre de projections acquises. L'objectif principal de cette thèse consiste à proposer, adapter et optimiser des méthodes de reconstruction CT pour des trajectoires non-standard. Nous envisageons de traiter à la fois des algorithmes de reconstruction analytiques et itératifs, accélérées sur GPU. Deux problèmes importants se posent : le manque de projections implique le fait que le problème d'inversion est mal-posé. Le positionnement de l'ensemble source-pièce-détecteur est critique dans certaines configurations. Le premier aspect sera traité par des techniques de type « Inpainting » et dans les cas des algorithmes itératifs le manque d'information sera prise en compte directement par la méthode de reconstruction. Pour le deuxième aspect, des techniques de recalage et calibration seront mises en ?uvre pour s'assurer du bon positionnement du système d'imagerie. Les algorithmes développés seront validés à la fois sur des données synthétiques et sur des données expérimentales acquises avec les systèmes d'imagerie du laboratoire.
Voir le résumé de l'offreModélisation du rayonnement des ondes ultrasonores guidées dans une structure mince en vue de son contrôle non-destructif
Les ondes élastiques guidées (OG) se propagent à longue distance et permettent de contrôler des structures de grande dimension. Leur comportement complexe nécessite de mener des études par simulation pour aider à interpréter les résultats et à améliorer les méthodes de contrôle non-destructif (CND) les utilisant. Le CEA LIST développe le logiciel CIVA de simulation de CND et les modèles à la base des simulations. Un module simule le CND par OG de structures à direction guidante unique (pipe-line, rail). Les modèles reposent sur des calculs par éléments finis semi-analytiques (SAFE) pour la propagation guidée couplés à des calculs éléments finis (EF) pour traiter l'interaction locale avec des défauts. La thèse vise à étendre ce module au cas des pièces minces pouvant guider les ondes dans toues les directions. Un modèle de rayonnement des ondes guidées par des traducteurs ultrasonores sera développé qui modélisera par réciprocité leur sensibilité en réception. Une formulation permettant de coupler ce modèle à un modèle d'interaction d'une OG avec un défaut dans de telles pièces, en cours de développement, devra être développée. L'ensemble devra pouvoir traiter le cas du contrôle de pièces courbes et anisotropes. Des expériences de validation seront menées en collaboration avec des expérimentateurs du CEA. Le travail théorique se fera dans le cadre d'une collaboration suivie avec des spécialistes de mathématiques appliquées.
Voir le résumé de l'offreCorrection du diffusé en tomographie X à détecteur plan
L'imagerie par rayons X est une méthode de contrôle non destructif ou de diagnostic médical permettant d'accéder à des informations bidimensionnelles (projections) et tridimensionnelles (après reconstruction tomographique) d'un objet étudié ou d'un patient. Ces contrôles permettent la recherche de défauts dans l'objet (inhomogénéités, fissures, occlusions?) ou le contrôle géométrique (morphologie, dimensions, matériaux, fractures). Lorsque le détecteur de rayonnement X est un détecteur bidimensionnel, le signal utile est fortement parasité par un signal dû à la diffusion des photons dans l'objet inspecté. Ce signal peut être 2 à 5 fois supérieur au signal utile, selon la configuration. Ce signal conduit à une mauvaise estimation des valeurs reconstruites dans l'image 3D. Compte tenue des performances de la simulation RX disponible dans le logiciel Civa, l'objectif est de s'appuyer sur la modélisation pour corriger le signal diffusé dans les mesures. Le sujet de cette thèse porte sur l'intégration de la modélisation des images RX pour corriger les phénomènes de diffusion en tomographie 3D basée sur l'utilisation de détecteurs plan ou encore en incorporant ces phénomènes dans le projecteur. La première étape du travail doctoral sera l'appropriation des outils de simulation et des méthodes de reconstruction utilisées en tomographie X. La seconde étape portera sur le développement d'une méthode itérative pour compenser le rayonnement diffusé des projections, en 2D. La troisième étape consistera à développer et valider la méthode de traitement au 3D. La dernière étape portera sur la validation expérimentale de la méthode.
Voir le résumé de l'offreEstimation de la dose délivrée au patient lors d'examens par tomographie X embarquée en radiothérapie guidée par l'image et prise en compte dans la planification de traitement
Les protocoles de traitement du cancer par radiothérapie conformationnelle par modulation d'intensité (RCMI) ciblent avec une précision de plus en plus grande la tumeur. Pour cela, ils nécessitent des informations anatomiques précises du patient juste avant le traitement, qui peuvent être obtenues à l'aide de systèmes d'imagerie embarqués sur l'accélérateur linéaire délivrant le faisceau de traitement. Ces systèmes dits kV-CBCT couplent un tube à rayons X kV et un détecteur 2D planaire et sont très récents. Leur usage est amené à s'accroître fortement dans les années à venir. Cependant, ces examens kV-CBCT sont responsables d'une dose de rayonnement ionisant additionnelle qui est loin d'être négligeable et qu'on soupçonne d'être à l'origine de l'apparition d'effets secondaires aigus et de seconds cancers radio-induits chez les patients traités. Le sujet de thèse propose de développer un simulateur basé sur la méthode de Monte-Carlo afin d'estimer précisément les doses délivrées lors de ces examens kV-CBCT. Ce simulateur sera ensuite utilisé pour étudier différentes stratégies de prise en compte de la dose additionnelle lors de l'élaboration du plan de traitement du patient, afin de tirer le maximum de bénéfices de l'imagerie kV-CBCT sans induire de risque supplémentaire au patient. Cette étude sera menée sur des dossiers patients sélectionnés et permettra de déduire des protocoles optimisés en routine clinique et adaptés à chaque patient. Cette thèse se déroulera en cotutelle entre le DCSI/LM2S (CEA Saclay, plate-forme DOSEO) pour le développement du simulateur et l'Unité de Physique Médicale du Centre Eugène Marquis à Rennes pour l'évaluation clinique du simulateur.
Voir le résumé de l'offreDétermination efficace des contacts entre solides représentés par modélisation surfacique (B-Rep)
La simulation des systèmes multi-corps multi-contacts possède des applications nombreuses et variées en ingénierie des systèmes mécaniques et mécatroniques, ainsi qu'en biomécanique, où les phénomènes de contact peuvent revêtir une importance cruciale. Pour certaines applications, impliquant par exemple des glissements à grande vitesse, le respect du caractère lisse des surfaces en contact peut s'avérer nécessaire : les discontinuités de normale induites par des approximations polyédriques peuvent en effet introduire des phénomènes d'impacts mécaniques, possiblement responsables de modifications dramatiques du comportement du système simulé. L'objectif de cette thèse est de proposer des algorithmes efficaces de détermination des contacts permettant d'utiliser, pour la représentation géométrique de la forme des corps, des modélisations surfaciques (B-Rep). Celles-ci pourront être issues non seulement de modèles CAO, compatibles avec des standards de modélisation surfacique tels que IGES et STEP, mais aussi basées des fonctions de forme découlant de l'utilisation d'éléments finis pour la simulation de corps déformables. Le détecteur de contacts LMD++, module du code de simulation multi-corps multi-contacts non-régulier XDE Physics développé par le CEA LIST, constituera une base existante pour l'implémentation des algorithmes explorés dans la thèse.
Voir le résumé de l'offreEtude du dopage extrinsèque dans HgCdTe pour la réalisation des photodiodes infrarouges
Le CEA/Leti est, en collaboration avec l'industriel Sofradir, un des leaders mondiaux dans la recherche et développement de photo-détecteurs Infrarouge à base du semi-conducteur II-VI CdHgTe. Un des enjeux principaux pour la prochaine génération de détecteur dans ce domaine est l'augmentation de la température de fonctionnement pour des applications de haut impact sociétal tel que la sécurité, la surveillance environnemental et la télécommunication. Le dopage extrinsèque est, sur le plan théorique, la voie la plus prometteuse pour réaliser des photodiodes fonctionnant à haute température et réalisées sur le semi-conducteur CdHgTe. Les performances de tels dispositifs sont, jusqu'à présent, en deçà des attentes, probablement due à une génération de défauts associée à l'introduction des dopants. Dans ce contexte, nous proposons une étude des nouveaux moyens d'incorporation et d'activation de dopants dans le semi-conducteur CdHgTe. Le travail demandé est, dans un premier temps, concentré sur la caractérisation structurelle et physique des échantillons réalisés d'après des plans d'expérience élaborés avec les différentes équipes au laboratoire. Dans un deuxième temps, l'étude portera sur la réalisation et la caractérisation de photodiodes dans les matériaux dopés ainsi développées. Les mesures vont être réalisées directement sur des photodiodes et, pour les meilleures variantes, sur des imageurs prototype à haute température de fonctionnement.
Voir le résumé de l'offreModélisation de la réponse ultrasonore de défauts de type fissure par méthode BEM et couplage à un modèle de propagation-Application à la simulation des CND
Le CEA LIST développe la plate forme de simulation CIVA pour le contrôle non destructif qui propose des outils de simulations dédiés aux principales techniques d'inspection. L'objectif général de la thèse est d'enrichir les outils de simulation ultrasonore disponibles dans CIVA. Plus précisément, on propose de modéliser un défaut de géométrie complexe et son voisinage par la méthode des éléments de frontière accélérée par multipôles rapides ("fast multipole boundary element method", ou FM-BEM), en conditions élastodynamiques 3D, et de coupler cette modélisation avec les autres méthodes présentes dans CIVA pour prendre en compte la propagation des ultrasons diffractés par le défaut dans la pièce entière, et notamment vers les capteurs.
Voir le résumé de l'offreMéthode et Architecture de calibration spectrale d'un amplificateur de puissance ultra large bande
Dans le contexte des environnements intelligents, la technologie Ultra Large Bande (ULB) reçoit un intérêt particulier en raison de ses possibilités prometteuses à la fois en terme de précision de localisation qu'en terme de communication haut débit courte portée. La commission fédérale de communication (FCC) a spécifié les normes spectrales d'émission des composants ULB sur la bande de fréquence 3.1-10.6GHz. La dissémination à grande échelle de tels composants ne pourra se faire que si les émetteurs ULB sont capables de garantir la conformité l'encombrement spectral de leur signal de sortie. La majorité des testeurs industriels ne sont pas capables de vérifier cette spécification de manière simple. Ceci est dû à la nature transitoire impulsionnelle du signal et au temps, donc au coût, que nécessiterait une analyse spectrale de ce type de signaux. La thèse a pour objectif de résoudre ce verrou technique dans le but de réduire à la fois le temps, le coût et la complexité du test des émetteurs ULB. De plus, à l'instar des techniques déjà connues de boucle de pré-distorsion des PA à temps continu (boucle polaire, boucle cartésienne), cette thèse devra aboutir à l'élaboration d'un moyen de contrôle automatique du gabarit spectral de sortie de l'amplificateur de puissance. Dans la littérature de nombreux PA peuvent être trouvés chacun utilisant différentes techniques pour produire des signaux ULB. La plupart permettent des contrôles manuels de leur spectre de sorti. Mais aucun d'entre eux n'est capable de fournir une technique de contrôle automatique. Les amplificateurs ULB travaillant toujours en mode transitoire hautement non linéaire, la première partie de la thèse s'intéressera à l'étude théorique des signaux dans ces régimes particuliers. Des métriques seront alors identifiées permettant par corrélation une estimation du gabarit spectral et un rétrocontrôle de l'amplificateur garantissant ainsi son spectre d'émission. Suite à cette partie théorique et automatique de la thèse, le doctorant abordera la conception de blocs critiques, les moins invasifs possible, permettant la mesure des métriques précédemment identifiées. L'ensemble, PA + capteurs, sera alors implémenté dans un circuit intégré complet.
Voir le résumé de l'offreModélisation de l'interaction plasma-surface lors de dépôts de LIPON par pulvérisation magnétron Radiofréquence pour la fabrication de micro-batteries.
Le laboratoire LCMS (Laboratoire des Composants de Micro Stockage) du CEA/LITEN à Grenoble développe depuis plus de 10 ans des micro-batteries en couches minces pour la microélectronique. Les micro-batteries sont constituées principalement par deux couches minces, l'anode et la cathode du dispositif, séparées par un électrolyte solide. Le LiPON, l'électrolyte solide le plus utilisé, est déposé en couche mince à partir d'une cible de Li3PO4 par pulvérisation magnétron Radio Fréquence (f= 13,56 MHz) sous plasma d'azote. Il est important de bien maitriser le dépôt de cette couche pour obtenir un fonctionnement optimal et reproductible des micro-batteries. Le travail de thèse proposé consiste en une modélisation du plasma RF sous atmosphère d'azote et de son interaction avec la surface, en collaboration avec le Laboratoire de Physique des Gaz et Plasmas (LPGP) d'Orsay. Les résultats de cette modélisation seront confrontés à des expériences qui auront lieu au LPGP, sur des chambres de dépôts R&D afin de valider le modèle, et au CEA/LITEN dans une chambre de dépôt représentative d'un réacteur de type industriel. Le travail de thèse se déroulera principalement au LPGP à Orsay
Voir le résumé de l'offrePlanification de la dose en radiothérapie adaptative à l'aide des images de tomographie X embarquée
Cette thèse a pour objectif de démontrer la faisabilité d'une planification de la dose en radiothérapie à partir d'images du patient obtenues par tomographie X sous l'accélérateur (imagerie kV-CBCT). Pour cela un simulateur basé sur le code Monte Carlo PENELOPE sera développé afin de permettre l'analyse et la caractérisation des faisceaux issus de l'imageur. Une attention particulière sera portée sur la fraction de diffusé. En parallèle, des acquisitions expérimentales seront effectuées afin de mettre en relation les caractéristiques des faisceaux avec les unités Hounsfield mesurées et ce pour différents protocoles d'acquisition. Le but de cette comparaison est de déterminer les paramètres d'acquisition les plus adéquats pour planifier la dose avec la même précision qu'en simulation virtuelle.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'algorithmes de recherche et de suivi du Point Optimal de Charge d'accumulateurs électrochimiques Application à des chargeurs de batteries Li-ion et ZEBRA
Les algorithmes de charge rapide des accumulateurs électrochimiques entraînent inévitablement des baisses du rendement global charge/décharge de ces derniers. Les travaux du CEA-Tech ont permis de déterminer un paramètre permettant de fixer le régime de charge d'un accumulateur à une valeur optimale réduisant le temps de charge tout en minimisant les pertes de rendement de l'accumulateur. Ce point de charge optimal appelé OPC (Optimum Point of Charge) varie dynamiquement avec l'état de la batterie. Cette thèse vise à étendre ces travaux initialement réalisés sur des éléments de type Lithium-Ion à des systèmes de stockage lithium-Ion et Sodium à Haute température (ZEBRA) intégrant des onduleurs réversibles. La finalité de cette thèse réside dans le développement et l'implémentation dans ces convertisseurs d'algorithmes de tracking (ou recherche dynamique) de l'OPC.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'outils pour l'analyse de données multidimensionnelles en vue d'une aide à la décision en temps réel
Extraire de l'information à partir de données massives et multivariées est devenu un des thèmes de recherche les plus actifs en statistique au cours de ces dernières années. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de développer des outils de data mining à base de modèles d'apprentissage non supervisé pour l'exploration de grandes masses de données pour le diagnostic de systèmes complexes et l'aide à la décision. Le sujet de thèse portera sur le développement d'algorithmes et de traitements statistiques du signal, en particulier pour la mesure de similarité appliquée à des données multivariées (ex. : données numériques issues de capteurs) extraites de bases de données ou produites par un système d'acquisition en temps réel et possédant différents type de liens. Les techniques utilisées actuellement dans le domaine de l'analyse de données sont basées sur des méthodes de fouille de données uni-variées, de supervision, des outils de visualisation et de réduction de dimension, des méthodes de classification supervisée, etc. Ces outils donnent aujourd'hui des résultats relativement satisfaisants mais ils sont encore susceptibles de développements scientifiques importants. En particulier, la mise à disposition des informations obtenues par l'analyse de données homogènes se fait aujourd'hui en mode différé. Il serait très opportun que la chaîne décisionnelle puisse prendre en compte des données hétérogènes ainsi que le retour de l'utilisateur en temps réel et l'historique des actions et traitements dans le processus d'analyse.
Voir le résumé de l'offreSynthèse et caractérisation des oxydes lamellaires à haute densité d'énergie pour batteries Li-ion
Afin d'améliorer la densité d'énergie des batteries Li-ion plusieurs nouveaux systèmes sont à l'étude. Parmi ceux-ci, les oxydes lamellaires riches en lithium et en manganèse Li1+xM1-xO2 (M : métal de transition ; principalement Mn mais également Ni, Co, ?) sont très prometteurs car ils délivrent de fortes capacités et densités d'énergies, supérieures pour ces dernières à 200 Wh/kg Néanmoins, ces matériaux souffrent de plusieurs limitations, notamment d'une chute continue du potentiel moyen de la batterie et par conséquent d'une diminution de la densité d'énergie. La perte d'oxygène est en effet compensée par la participation croissante au cours du cyclage du couple Mn4+/Mn3+ aux processus redox. L'objectif de cette thèse est de contrôler, voire de supprimer, la perte irréversible d'oxygène afin de privilégier la participation réversible de l'oxygène aux processus redox et par conséquent de maintenir la densité d'énergie initiale (élevée) de ces matériaux.
Voir le résumé de l'offreDiagnostic de l'état de dégradation de micro pile a combustible planaire hydrogene air
Le laboratoire LCSN du CEA Grenoble (LITEN) développe depuis près de dix ans une technologie de piles à combustible planaires avec comme application les dispositifs électroniques portables de faible puissance (1-50W). Les travaux réalisés en partenariat avec un industriel ont permis de développer des briques élémentaires fonctionnelles. La commercialisation de premiers dispositifs est visée d'ici à 3 - 4ans. Dans ce contexte, il est impératif d'être en mesure d'étudier / d'analyser et d'améliorer la stabilité des performances et le vieillissement de ces dispositifs. Le travail de thèse consistera à étudier le vieillissement des c?urs de pile et de prototypes fonctionnels. Il sera en outre nécessaire de participer à l'amélioration des dispositifs en proposant des solutions innovantes. Ce travail se déroulera selon trois axes. - Stratégie de test : Dans un premiers temps, il sera nécessaire d'élaborer une stratégie de test en accord avec les contraintes fonctionnelles des dispositifs. - Analyse des résultats : L'analyse des résultats se fera via des caractérisations électrochimiques des dispositifs. En outre, l'analyse de fin de vie sera effectuée via des techniques de caractérisation des matériaux de c?ur de pile ainsi que des matériaux d'intégration. Des techniques telles que SEM, TEM, RBS, XPS seront utilisées. Il sera en outre nécessaire d'analyser l'effet de divers polluants sur le fonctionnement des piles. - Intégration / matériaux : En fonction des résultats des tests et des caractérisations, l'emploi de nouveaux matériaux et/ou la proposition d'architectures différentes sera réalisée.
Voir le résumé de l'offreElectronique d'intelligence embarquée pour l'équilibrage des modules photovoltaïques à concentration
Dans un contexte énergétique de plus en plus complexe, les énergies renouvelables sont en plein essor de par une volonté économique et politique. Cette dynamique permet l'émergence de nouveaux marchés et de nouvelles technologies comme le photovoltaïque. Parmi ces technologies, le CEA-INES développe depuis quelques années des technologies dites de photovoltaïque à concentration (CPV). Le CPV utilise des systèmes optiques qui concentrent une grande quantité de lumière sur des cellules photovoltaïques de tailles réduites. L'utilisation d'éléments optiques implique que ces technologies soient orientées de façon précise vers le soleil par des systèmes de suivi nommés trackers. Les technologies CPV sont récentes et encore peu implantées par rapport au photovoltaïque classique mais représentent une solution prometteuse avec un fort potentiel de rendement (aujourd'hui déjà deux fois supérieur aux technologies photovoltaïques classiques). Dans les modules CPV, les cellules sont montées en série et possèdent toutes une diode dite de « by-pass » servant à déconnecter celles pouvant présenter des performances réduites par rapport aux autres. Aussi, de par les difficultés de montage, des inhomogénéités de performances peuvent apparaître entre les différents couples optique / cellule. Dans le cas de grandes différences de performances, certaines cellules seront donc déconnectées. Ceci empêche l'extraction de la puissance maximale d'un module CPV, composé d'un assemblage de plusieurs cellules, et les pertes d'énergie produite peuvent être très importantes. Les modules CPV présentant l'avantage d'être volumineux avec 85% d'air, il apparait alors clair que des fonctionnalités nouvelles peuvent y être ajoutée, aussi bien physiquement que techniquement. Nous proposons donc, dans le cadre de cette thèse, de travailler sur le développement d'une électronique intelligente qui permettra de faire fonctionner chaque cellule des modules CPV à son point de puissance maximum au lieu de simplement les déconnecter. Cette étage de conversion pourra de plus avoir des fonctions « tampons » pour absorber les chutes de production d'énergie dues au passage d'un nuage et fortement contraignantes pour les onduleurs. A la fin de cette thèse, un prototype sera fabriqué et testé en conditions réelles sur les installations de l'INES du Bourget-du-Lac et de Cadarache. Ces travaux de thèse étant très prospectifs, il existe dans ce cadre un fort potentiel d'innovation devant se traduire par le dépôt de plusieurs brevets et publications très rapidement. De plus, ils consisteront également en la mise au point d'un prototype complet, présentant le meilleur compromis en termes de durée de vie et de performances.
Voir le résumé de l'offreApprentissage de dictionnaires de signaux discriminants pour les décompositions parcimonieuses
Dans le domaine du traitement du signal et des images, les décompositions parcimonieuses sont devenues très populaires ces dernières années et elles ont de nombreuses applications. Une petite partie de cette communauté s'intéresse à l'apprentissage de dictionnaire de signaux. Cette approche permet à partir d'une base de signaux de l'application de trouver automatiquement les motifs se répétant. Une illustration très intéressante a été réalisée par notre équipe sur des signaux d'écriture manuscrite. L'apprentissage et la décomposition sont basés sur des critères d'adéquation aux données sous contrainte de parcimonie. Nous avons noté que, malgré les nombreuses qualités de ce type d'approches, les coefficients de la décomposition ne fournissent pas obligatoirement des variables d'intérêt pour un classifieur simple. Par conséquent, nous souhaitons intégrer dans les critères d'apprentissage de dictionnaire des contraintes sur le codage pour le rendre discriminant. Cet ajout est primordial pour exploiter pleinement les décompositions parcimonieuses.
Voir le résumé de l'offreAnalyse et validation interactives de simulations multi-agents à large échelle basées sur la logique floue
Les simulations à base d'agents (MABS) ont été largement utilisées pour modéliser des systèmes complexes dans de nombreux domaines, socio-spatiaux (dynamiques urbaines), socio-techniques (smart-grid) ou biologiques. Ces simulations peuvent être très complexes à analyser dès lors qu'un nombre important d'agents, de comportements et d'interactions est impliqué. Malgré tout, il existe peu de moyens d'analyse et de validation de ces simulations, et notamment d'outils permettant une analyse guidée par l'utilisateur. L'objectif de cette thèse est donc de pallier ce manque en proposant de nouveaux outils d'analyse et de validation de ces simulations qui faciliteront la compréhension des phénomènes sous-jacents. Ceux-ci s'appuieront sur l'utilisation de la logique floue afin d'obtenir des résultats intelligibles, de façon automatique ou par le biais d'interactions avec l'utilisateur, couplée à des outils de visualisation permettant une meilleure appropriation des résultats d'analyse d'une ou de plusieurs simulations. La définition de concepts flous, permettant de donner du sens aux données numériques, et de règles floues, induisant des relations causales, permettra d'analyser le comportement de groupes d'agents homogènes identifiés par clustering dans une simulation, de vérifier des hypothèses pour un scénario donné ainsi que de rechercher des configurations conformes aux exigences de l'utilisateur ou de l'analyste.
Voir le résumé de l'offreModélisation Conception et test d'un nouveau système de stockage thermique haute température par Packed Bed : Application au CSP
Les centrales solaires thermodynamiques à concentration sont basées sur la concentration du rayonnement solaire au moyen de miroirs et à son utilisation pour chauffer un fluide caloporteur servant de source chaude à une machine thermodynamique. Du fait du caractère intermittent de l'apport solaire, l'optimisation de ce type de centrale à concentration passe par la mise en place d'un système de stockage de la chaleur. L'objectif de ce système de stockage est de découpler la production d'électricité de la ressource énergétique notamment pour : ? maintenir la production constante pendant les passages nuageux ; ? diminuer le nombre de phases de démarrage et d'arrêt des turbines ; ? optimiser le fonctionnement des turbines ; ? adapter au maximum la production à la demande ; ? augmenter la capacité de la centrale. Le système de stockage ici retenu est de type régénératif solide, le fluide caloporteur utilisé sera adapté en fonction des niveaux de température visés : ? un liquide (huile ou sels fondus) pour des températures moyennes (300 à 450°C) ; ? un gaz (air en général) pour des niveaux de température plus élevés. Afin d'optimiser le fonctionnement de la centrale solaire dans lequel il est implanté, il est indispensable d'appréhender finement le fonctionnement et le pilotage du stockage de chaleur de type régénératif. Pour atteindre cet objectif, la thèse s'appuiera sur deux approches différentes : l'utilisation d'installations expérimentales déjà existantes (STONE en huile, CLAIRE en air) et des outils de simulation mono et tri dimensionnels.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'une nouvelle technologie Li-Ion aqueuse
Faisant suite à une première thèse, ce sujet concerne l'amélioration et la mise au point d'une technologie Li-Ion fonctionnant en milieu tout aqueux. La démarche est principalement concentrée sur le développement de solutions permettant de s'affranchir de la fenêtre étroite de stabilité de l'eau, dont la largeur est de 1,23V. Les travaux reprendront les premiers résultats prometteurs obtenus lors de la première thèse et devront permettre d'aller au delà en terme de stabilité, et idéalement permettre d'aborder en fin de thèse des problématiques de durée de vie. Les travaux seront menés conjointement au sein du LEPMI (INPG, St Martin d'Hères, campus de Grenoble) et au sein du CEA-LITEN-LBA. Les solutions à l'étude concernent à la fois l'utilisation d'additifs au sein de l'électrolyte que des dépôts à la surface des matériaux d'électrode afin de les passiver et retarder les réactions d'électrolyse. Le travail pourra aller de la synthèse des additifs s'ils ne sont pas commerciaux, aux différents tests électrochimiques pour qualifier les solutions retenues (voltampérométrie par exemple)et aux caractérisations associées.
Voir le résumé de l'offreDétermination des intensités d'émisson XL pour des radionucléides de Z > 80 avec des microcalorimètres magnétiques très haute résolution en énergie
Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB) est le laboratoire national de métrologie des rayonnements ionisants. L'une de ses missions est d'améliorer la connaissance des radionucléides à travers la publication de tables de données dont les intensités d'émission X. Les intensités d'émission X sont des paramètres fondamentaux indispensables à de nombreuses applications utilisant l'analyse quantitative par spectrométrie X. Cependant les intensités XL sont mal connues car expérimentalement les spectres en énergie ne sont pas résolus par les détecteurs à semiconducteur et théoriquement des hypothèses simplificatrices sont nécessaires pour mener à bien les calculs d'intensités. Le but de la thèse est de mesurer les intensités d'émission des photons X issus des couches L avec une précision inégalée dans une région de 5 à 25 keV pour des radionucléides de Z > 80. Pour cela des microcalorimètres magnétiques haute résolution en énergie seront utilisés. Il s'agit de détecteurs cryogéniques thermiques fonctionnant à très basse température (20 mK) et à laquelle ils ont d'excellentes résolutions en énergie (18 eV à 6 keV). Le travail de thèse comporte les étapes suivantes. 1-une étude bibliographique identifiant les radionucléides clefs pour lesquels les données publiées sont abondantes et dont les besoins sont prioritaires. 2-la mise en place du dispositif expérimental dans le réfrigérateur à dilution du LNHB et sa caractérisation en vue de mesures quantitatives d'intensités. 3-la mesure des intensités XL, suivie d'une comparaison aux données publiées existantes et enfin d'une publication des nouvelles données mesurées.
Voir le résumé de l'offreModélisation thermo-mécanique de la respiration des hydrures pour une conception efficace et sécurisée des réservoirs de stockage de l'hydrogène par voie solide
Le sujet de thèse concerne le stockage de l'hydrogène par des matériaux dits hydrures. L'équipe "Stockage de l'hydrogène" au sein du laboratoire des technologies de l'hydrogène est chargée de développer ce type de technologie dit de stockage solide, qui a l'avantage sur les deux autres modes de stockage usuels (sous forme de gaz comprimé ou sous forme liquide) d'être plus sûr et plus compact. Le matériau hydrure se présente sous la forme d'un milieu granulaire sec. Les hydrures qui fonctionnement bien de manière réversible sont pour le moment des matériaux intermétalliques, de taille de grain de quelques microns à quelques centaines de microns. Le phénomène générique de respiration de l'hydrure (gonflement/dégonflement lors de l'absorption/désorption de l'hydrogène) est un phénomène connu, mais de manière seulement empirique pour le moment. Il est pourtant primordial de le maîtriser pour deux raisons : l'efficacité de l'échangeur de chaleur dans lequel l'hydrure est contenu (puisque les phénomènes d'hydruration/déhydruration sont exo/endothermiques) et l'intégrité mécanique du contenant. Ce sujet touche de près à la mécanique des milieux granulaires et s'intéresse à un aspect très peu connu les concernant. Il s'agit de connaître et modéliser le comportement de ce type de milieu en réaction à un gonflement individuel des grains se situant entre 20 et 30% en volume. Le principal effet à prédire est le niveau d'effort créé sur les parois du conteneur d'un tel milieu. La littérature est pour l'instant très pauvre en ce domaine. Les avancées attendues concernent donc à la fois une recherche fondamentale en même temps qu'une application concrète dans les réservoirs de stockage dit solide de l'hydrogène. La thèse vise donc dans un premier temps à mieux caractériser le comportement mécanique d'un matériau hydrure lors des cycles d'absorption-désorption de l'hydrogène. Pour cela, un banc expérimental vient d'être développé au laboratoire. Il s'agit d'un banc de caractérisation mécanique tri-axial de révolution de l'hydrure sous hydrogène avec mesure des déformations par méthode optique. Le banc est opérationnel, mais n'a encore pas fourni de résultats. Dans un deuxième temps, il s'agira de développer un modèle prédictif du comportement mécanique, voire thermomécanique de l'hydrure. Un couplage à la thermique est en effet prédictible. La première méthode à utiliser est la simulation par éléments discrets qui permet de prendre en compte au mieux la physique du phénomène, mais il faudra aussi essayer de développer un modèle de type milieu continu, plus apte au dimensionnement "ingénieur" de réservoirs réels, sur la base de modèles existants dans le domaine de la compaction de milieux granulaires sec (par exemple Drucker Prager Cap Model). Il n'est pas exclu aussi de regarder ce que peuvent donner les modèles analytiques de type silo (Jensen).
Voir le résumé de l'offreMéthodologie d'identification de scénarii sensibles dans le cadre d'une aide à l'analyse dysfonctionnelle de procédures sécuritaires ferroviaires.
L'objectif de cette thèse est de proposer une méthodologie d'analyse dysfonctionnelle de procédures sécuritaires afin d'identifier des scenarios critiques. Il s'agit de contribuer à l'évaluation de la robustesse des principes de mise en ?uvre des procédures ERTMS en présence d'aléas. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet PERFECT qui s'intéresse tout particulièrement à la déclinaison de ces procédures dans les règlementations nationales en particulier pour la prise en compte du facteur humain. Ainsi, même lorsque le pilotage des opérations est très assisté, l'occurrence d'une erreur humaine ne peut être exclue par hypothèse. Dans ce cas, les conséquences de cette erreur éventuelle doivent être étudiées. L'industrie européenne ferroviaire est en train d'implanter un ensemble de normes correspondant à des spécifications regroupées sous le sigle ERTMS. En ce qui concerne les règles d'exploitation au sol, leur spécification est donnée par des règles nationales spécifiques à tous les états. Les règles ERTMS on fait l'objet de modélisation, et les règles nationales aussi. Dans ce cadre, la thèse aborde la problématique d'exploitation de plusieurs règlementations- et donc potentiellement de plusieurs modèles- construits séparément pour statuer sur le respect des exigences de sécurité. On se focalisera sur l'analyse dysfonctionnelle dans l'optique d'identifier de scénarii problématiques mettant en difficulté le respect conjoint de deux règlementations et des exigences de sécurité. Afin de mieux appréhender et analyser les systèmes industriels complexes, et plus particulièrement les systèmes ferroviaires, la modélisation est indispensable. Elle fait partie intégrante du processus de conception. Il est important de noter qu'un modèle ne donne qu'un point de vue particulier du système étudié. Dans notre cas, le point de vue source sera celui des exigences de sécurité. Les techniques mises en ?uvre pour identifier les scénarii seront issues du domaine de la génération automatique de tests à partir de modèles. Il conviendra dans un premier temps à partir de l'analyse des les documents réglementaires de références, de déterminer les approches de modélisation les plus appropriées. Una analyse de la littérature scientifique en rapport avec l'analyse dysfonctionnelle sera conduite en relation avec les acquis des laboratoires d'accueil. Dans un deuxième temps, l'originalité et la représentativité des scénarii identifiés seront discutés puis joués dans un environnement simulé faisant intervenir des opérateurs. Après un premier retour d'expérience, la mise en oeuvre de la méthodologie sera implantée dans l'atelier de modélisation open source Papyrus et fera appel aux outils de génération automatique de tests du laboratoire LISE. Le lien éventuel avec une plateforme de simulation sera envisagé en fin de travail de thèse
Voir le résumé de l'offreEtude et optimisation de composants capacitifs fortement intégrés sur silicium
la société IPDiA (Caen, France) proposent une offre technologique de capacités intégrés sur silicium inégalées en terme de fiabilité et de linéarité (tension/température) qui permettent d'adresser des secteurs industriels à très forte valeur ajoutée (systèmes implantables pour applications médicales, applications à très haute température pour l'avionique, l'aérospatiale, l'exploration pétrolière etc?). L'objet des travaux proposés dans cette thèse est de contribuer à l'amélioration de la densité d'intégration, des performances électriques et de la robustesse des capacités intégrées PICS (objectif en densité de capacité supérieur à 1µF/mm²). Pour ce faire, différents empilements diélectriques ont déjà été identifiés, cependant les procédés de mise en ?uvre et la structure restent à optimiser. Les travaux seront hébergés par le laboratoire commun IPDIA et CEA/LETI. L'encadrement académique des travaux de thèse sera prix en charge par le laboratoire G2ELAb et l'encadrement industriel par l'entreprise IPDIA.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement de techniques de patterning avancées pour les filières CMOS sub 14nm
Pour les n?uds sub 14nm, les techniques de « patterning » actuelles basées sur la lithographie optique sont limitées en termes de dimension minimum atteignable (~20nm), de densité (pas de 64nm) et de complexité de l'intégration (alternance d'étapes de lithographies et/ou de gravure). D'autres techniques alternatives disponibles au CEA-LETI telles la lithographie ebeam, le « spacer patterning » et les matériaux copolymères peuvent permettre d'atteindre des dimensions sub 14nm plus facilement.Un des challenges est de trouver des procédés innovants qui vont permettre d'intégrer ces nouvelles techniques de « patterning » en atteignant les objectifs fixés sur les paramètres critiques. Les procédés de gravure plasma (combinés ou non à d'autres techniques) sont clefs pour ces nouvelles stratégies : ils permettent de transférer les dimensions nanométriques d'une couche à l'autre de façon anisotrope tout en respectant les matériaux servant de masque et de couche d'arrêt. L'objectif de la thèse est d'étudier et de développer des procédés plasma pour intégrer ces nouvelles solutions de « patterning » afin atteindre des dimensions sub 14nm sur des motifs type ligne/espace.
Voir le résumé de l'offreEtude expérimentale et numérique de la densification 3D de poudres métalliques sur pièces complexes par compression isostatique à chaud
La thèse a pour objectif d'étudier le comportement à basse (réorganisation particulaire) et haute température (viscoplasticité) de poudres métalliques, en vue de la modélisation par Elements Finis de la compaction de pièces 3D complexes. La thèse comportera une partie expérimentale (essais en enceinte CIC instrumentée, essais de compaction, observations MEB MET DRX, tomographie et/ou FIB), une partie numérique (Eléments Discrets, Eléments Finis, résolution d'équations differentielles) et une partie plus appliquée consistant à modéliser un composant réel.
Voir le résumé de l'offreEstimation des éléments d'un "shot-noise", application à l'instrumentation nucléaire
Le "shot-noise", c'est-à-dire un processus de Poisson marqué et filtré, est un modèle naturel des signaux de rayonnement en instrumentation nucléaire. Cependant, ce modèle, ou ses multiples variantes, a été insuffisamment étudié, en particulier parce qu'on ne sait pas écrire la densité de ce signal. L'approche très classique du maximum de vraisemblance ne peut donc pas être utilisée directement ; les performances ultimes d'estimation des paramètres du modèle (intensité du processus de Poisson, distribution de la marque) ne sont pas connues ; les estimateurs d'intensité utilisés en pratique ne s'appuient que sur les cumulants d'ordres 1 et 2. L'objectif de cette thèse est d'étudier en profondeur le modèle de shot-noise et de développer des estimateurs de l'intensité (paramétriques) et de la distribution de la marque (non paramétriques) aux performances optimisées. Ces résultats s'appliquent immédiatement à l'instrumentation nucléaire ainsi que dans bien d'autres domaines.
Voir le résumé de l'offreConception et Caractérisation de Circuits et Macro-Cellules Mémoires à base de matériaux Organiques pour l'Electronique Imprimée
Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement des technologies mémoires et logique à base de matériaux organiques au sein du Laboratoire des Composants Electronique Imprimés (LCEI) du CEA-LITEN. L'évolution de la synthèse de matériaux pour l'électronique organique permet aujourd'hui la réalisation de circuits électronique destinés aux applications sur grandes surfaces et substrats souples ou conformables. Dans ce contexte, le développement d'une technologie de stockage d'information est indispensable pour la réalisation de circuits autonomes (Internet of Things, RFID, Capture de données physiques). Plusieurs technologies de mémoires non-volatiles polymères ferroélectriques et résistives sont actuellement en développement au CEA-LITEN. L'objectif de cette thèse sera de réaliser et caractériser des circuits et macro-cellules à base de matériaux organiques imprimés pour le stockage non-volatile et l'interfaçage de matrices mémoires.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement d'interconnexions avancées pour les applications de Puissance et étude de leur fiabilité
En réponse aux besoins sociétaux sur la préservation de l'environnement et sur les énergies alternatives (photovoltaïque, éolien, véhicule électrique), le CEA-LETI développe, depuis 2011, une activité sur les composants de puissance basés sur la technologie HEMT GaN (High Electron Mobility Transistor on Gallium Nitride semiconductor). Au dessus des transistors GaN, un réseau de lignes métalliques (aussi appelé interconnexions) amène courant et tension aux électrodes (source et drain) des composants. Ces interconnexions doivent supporter de forts courants (100A), de fortes tensions (600V), et des températures de fonctionnement élevée (>250°C). De telles conditions de fonctionnement risquent d'induire des problèmes de fiabilité des métallisations (diffusion, électro-migration?). Cette thèse se focalise sur le développement de d'interconnexions avancées pour les transistors de puissance GaN et sur l'étude de leur fiabilité. Après une analyse des spécifications de ces interconnexions (densité de courant, champ électrique, température, géométrie), le travail consistera à identifier les matériaux (ex : Aluminium, Cuivre) et les technologies adaptés pour les réaliser. Les structures fabriquées seront ensuite caractérisées par diverses méthodes physico-chimiques et électriques. Des tests de vieillissement accélérés permettront d'étudier les mécanismes de défaillance et d'optimiser la fiabilité de ces interconnexions.
Voir le résumé de l'offreCaractérisation et modélisation des photodiodes organiques : application à la fiabilité des dispositifs.
Le domaine de l'électronique organique connaît depuis quelques années un essor considérable. Initialement porté par le marché des écrans plats à base de diodes organiques (OLED), le domaine de l'électronique organique s'est ouvert à d'autres applications telles que les cellules solaires ou les photodétecteurs. Le travail pluri-disciplinaire mené dans le cadre de cette thèse, à l'interface entre la science des matériaux et l'électronique, s'attachera à comprendre les phénomènes physiques mis en jeu dans les photodiodes organiques imprimées en vue de leur optimisation et de la compréhension de leur mécanismes de défaillance et de l'évolution des performances dans le temps. L'objectif général est ainsi de comprendre et optimiser les performances des dispositifs ainsi que l'évolution de ces performances dans le temps en combinant une analyse physique fine des matériaux, la caractérisation optoélectronique des photodiodes et un travail de modélisation. Le but est ensuite de mettre en place un modèle électro-optique équivalent des photodiodes permettant d'interpréter les mesures électriques réalisées et d'optimiser les dispositifs (architecture du composant, procédé de fabrication).
Voir le résumé de l'offreCommunication sans fil et Vie privée: Détection de mouvement en environnement extérieur
Les réseaux de capteurs sans fils sont actuellement présents partout dans notre environnement. Si leur but premier est de collecter et transmettre de l'information, il semble aussi possible de détourner l'usage de ces capteurs et d'exploiter l'information contenue dans l'onde radio à d'autres fins comme le suivi du mouvement ou la localisation. Le but de cette thèse est d'analyser le caractère intrusif de l'information fournie par l'onde radio et notamment par les indicateurs de puissance reçue (RSSI) et de qualité du canal (LQI). Quelle information peut être déduite de la connaissance de ces mesures ?
Voir le résumé de l'offreSynthèse et fonctionnalisation de nanomatériaux 1D (nanofils métalliques par synthèse en voie liquide et/ou electrospinning). Application à la fabrication d'électrodes transparentes souples processables à basse température par des techniques d'impression grandes surfaces et intégration dans des dispositifs fonctionnels.
Les couches conductrices transparentes actuellement utilisées pour les dispositifs photoélectriques sont essentiellement des couches minces de type TCO (Transparent Conductive Oxide). Ces matériaux sont produits à partir d'indium, qui est un métal cher et peu abondant, et ne présentent pas de propriétés de flexibilité. Pour des raisons techniques et économiques le développement de nouvelles électrodes pouvant se substituer à celles-ci est l'objet d'importantes recherches. Différentes alternatives apparaissent aujourd'hui pertinentes, parmi lesquelles l'utilisation de matériaux conducteurs de taille nanométrique. A titre d'exemples, les nanomatériaux comme les nanofils métalliques, les nanoparticules d'oxyde de zinc ou les nanotubes de carbone peuvent être utilisés à cette fin et les premiers résultats obtenus en ce sens laissent augurer d'excellentes perspectives de développement. Les nanofils métalliques apparaissent tout particulièrement prometteurs et seront au coeur de cette thèse. L'étude permettra d'aborder l'ensemble du processus, de la synthèse des nanofils par différentes techniques à leur intégration dans des matérieux fonctionnels.
Voir le résumé de l'offreIntégration de différents canaux contraints pour les technologies CMOS FDSOI 10nm
Cette thèse porte sur l'évaluation de techniques de « strain management » afin d'augmenter les performances des technologies CMOS pour les n?uds 10nm et en deçà en technologie FDSOI (Fully Depleted Silicon On Insulator). Le (ou la) thésard(e) aura pour tâches i) de proposer des solutions technologiques qui feront l'objet de dépôt de brevets, ii) d'en évaluer la réalisation morphologique puis l'intégration sur lots électriques FDSOI (pour validation des gains électriques escomptés). Les études s'appuieront sur des techniques de caractérisation physico-chimiques avancées (Raman?) afin d'évaluer précisément les contraintes (et leurs évolutions lors du process de fabrication), ainsi que sur les simulations numériques. Ces études se dérouleront, entre ST Crolles, le CEA LETI à Grenoble, et le CEMES à Toulouse, en lien avec les chercheurs et ingénieurs de différents domaines (intégration dispositifs, procédés, caractérisation physico-chimique, caractérisation électrique et simulations numériques).
Voir le résumé de l'offreCroissance de graphene de haute qualité avec ou sans assistance laser et évaluation des propriétés de transport (spintronic sur les matériaux élaborés)
La croissance chimique en phase vapeur (CVD) du graphene est un sujet qui intéresse les applications comme les interconnexions avancées pour les futurs circuits électroniques, les électrodes transparentes et conductrices pour les écrans tactiles ainsi que les dispositifs de spintronique qui utilisent des courants de spin et qui pourraient être les remplaçants futur des circuits CMOS utilisés en nanoélectronique. Toutes ces applications nécessitent du graphene ayant les meilleures propriétés possibles en terme de transport donc les meilleures propriétés structurales possibles du matériau (nombre de défauts minimum et taille des cristallites les plus grandes possible). La voie originale que l'on souhaite développer dans cette thèse est l'utilisation de laser ultra violet ayant des impulsions courtes pour localiser en surface de l'échantillon une énergie supplémentaire par rapport aux techniques de croissance plus classique. Ce sujet a fait l'objet d'un stage précèdent qui a permis de réaliser le réacteur de croissance assisté par laser (LACVD) et déterminer des paramètres préliminaires au niveau du laser. Le candidat sera amené à développer le procédé et à optimiser les paramètres de croissance des films de graphene. La compréhension des mécanismes de croissance se fera au travers des caractéristiques des films obtenus. En particulier il réalisera et optimisera les dispositifs de spintronique qui permettront de mesurer les caractéristiques de transport (mobilité, longueur de diffusion de spin). Les moyens de caractérisation permettront également d'explorer les propriétés physico-chimique, électrique, optique et mécanique des produits obtenus. Le travail commun entre deux laboratoires du CEA Grenoble se fera à 50% dans chaque laboratoire.
Voir le résumé de l'offreEtude de la réponse acoustique des collage directs et temporaires.
Les collages directs et temporaires sont maintenant utilisés par un nombre croissant d'applications en microélectronique (Elaboration de SOI, technologie imager Back Side Illumination, technologies 3D?). Il est primordial d'avoir la possibilité de réaliser une caractérisation non-destructive pour analyser la qualité de ces collages sur une ligne de fabrication. Aujourd'hui, différentes techniques sont envisageables (infra-rouge, rayons X?) mais pour avoir à la fois la précision d'analyse nécessaire, une rapidité d'exécution suffisante et une simplicité de mise en ?uvre et d'interprétation, la microscopie acoustique par réflexion offre de nombreuses possibilités pour analyser l'interface de collage entre deux plaquettes de silicium, par exemple, et notamment de pouvoir réaliser une cartographie bidimensionnelle des collages étudiés. Cette technique de caractérisation est déjà utilisée pour ces types de collages, cependant, un travail de fond sur la compréhension, l'interprétation fine et la simulation des signaux acoustiques obtenues reste à faire. Dans un premier temps des échantillons « modèles » avec des interfaces de collages les plus simples possible seront utilisés pour élaborer les premiers modèles de réponse acoustique des collages directs et polymères. Ensuite ces modèles seront utilisés et affiner sur des collages utilisés sur les lignes de productions du CEA et de ST. Cette étude sera principalement centrée sur les ondes longitudinales acoustiques. Mais en parallèle, la caractérisation des collages par des ondes de Rayleigh sera étudiée. L'analyse de ces ondes de Rayleigh devrait permettre de remonter à une caractérisation des propriétés mécaniques des interfaces de collages. Le candidat devra étudier la possibilité de lier cette caractérisation à la qualité des collages et notamment à l'énergie de collage en élaborant notamment des collages présentant des énergies différentes et contrôlé.
Voir le résumé de l'offreDéveloppement de nanocatalyseurs pour pile à combustible PEMFC
La pile à combustible de type PEM est une technologie très prometteuse dans le contexte actuel du développement des énergies vertes. En effet elle permet d'alimenter un système électrique embarqué (voiture, transport)ou stationnaire (backup)sans émission de gaz à effet de serre. Cependant, pour atteindre les objectifs de puissances demandées par les utilisateurs, l'utilisation de catalyseur à base platine est nécessaire. Le platine est un métal noble et cher qui est un frein au développement de cette technologie. Pour pouvoir soutenir l'essor de ces nouvelles technologies de l'énergie, il faut développer une filière de synthèse de nanostructures catalytiques. Cette thèse s'oriente sur la synthèse, la caractérisation et le test en performance de nouveaux catalyseurs contenant moins de Platine que ceux actuellement employés. Ces catalyseurs à base d'alliage métallique nanostructuré seront supportés sur des nanotubes de carbone (ou autres carbones nanostructurés). La nanostructuration permet une meilleure utilisation du catalyseur en diminuant ainsi la quantité de Platine nécessaire dans les couches actives. La caractérisation par microscopie électronique (MEB, MET) permettra de valider cette nanostructuration.
Voir le résumé de l'offreModélisation des effets de diffraction pour le calcul des échos de géométrie en CND par ultrasons
Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans le cadre du développement de modèles intégrés au sein de la plateforme logicielle d'expertise en Contrôle Non Destructif CIVA du CEA LIST. La thèse vise plus précisément l'extension des modèles de contrôle de composants par ondes ultrasonores, afin de mettre au point, par une méthode de rayons, un outil complet de simulation de la réponse ultrasonore de la géométrie de ces composants. La modélisation complète d'une inspection nécessite de simuler les échos issus de la géométrie ou des structures des pièces inspectées. Le modèle existant de calcul du champ ultrasonore est fondé sur le formalisme de rayons de l'acoustique géométrique. L'objectif de cette thèse est d'étendre ce modèle pour intégrer la diffraction par les arêtes des structures diffractantes et les interactions successives (réflexions spéculaires ou diffractions). Afin de modéliser la diffraction par des arêtes, des « corrections uniformes » de la Théorie Géométrique de la Diffraction seront développées. Le modèle sera validé par comparaison à des résultats expérimentaux et à des résultats de simulation obtenus par éléments finis.
Voir le résumé de l'offreEtude de nano-connecteurs par spectroscopie à effet tunnel (STS)- Application à la caractérisation électronique de fils et circuits de section atomique
La thèse proposée s'inscrit dans le cadre de l'étude d'un substrat silicium permettant le report et la caractérisation électrique de nano-objets (portes logiques moléculaires, circuits atomiques, molécules biologiques). Elle s'intéresse plus spécifiquement à la connexion de ces nano-objets, et à l'adaptation de la taille et des propriétés de conduction de la connectique par rapport au nano-objet à caractériser. L'un des éléments de cette connectique est constitué de nano-connecteurs de silicium dopé, dont la géométrie évolue par diffusion des dopants, en fonction des traitements thermiques nécessaires : ceci peut générer des courants de fuite, voire des courts-circuits entre les nano-connecteurs. Le travail de thèse consistera à étudier ces nano-connecteurs par Spectroscopie/ Microscopie à Effet Tunnel (STS-STM). L'étude pourra se décomposer en trois parties. La première sera dédiée à la caractérisation à l'échelle atomique par STM/STS basse température, de la distribution des dopants constitutifs des nano-connecteurs et la maitrise de leur géométrie. La seconde partie traitera de la caractérisation électrique des nano-connecteurs et de la compréhension des mécanismes de transport qui la sous-tendent. On utilisera pour cela un équipement STM spécifique. Quant à la dernière partie, elle visera à proposer une connectique à base de dopants, permettant la connexion des fils atomiques, portes logiques moléculaires, protéines...
Voir le résumé de l'offreMicro-nanostructuration de surface par renforcement local du champ laser
L'interaction entre un faisceau lumineux et des particules de très faibles dimensions est un axe d'innovation dans le domaine de la micro-nanostructuration de surface. En effet, dans certaines conditions d'irradiation laser, il y a formation d'un nanojet photonique sous la particule irradiée lié à une concentration du champ électromagnétique. Ce renforcement local du champ laser peut conduire à une ablation du substrat, une fusion localisée ou à la réticulation d'une espèce photosensible. L'objectif de cette thèse est de maitriser la formation et les caractéristiques du nanojet photonique se formant sous différents types de particules et en interaction avec le substrat. Par cette approche, des procédés génériques de structuration de surface multi-matériaux, multi-échelles, multifonctionnels, grande surface et bas coûts sont visés. Les travaux se dérouleront au sein du CEA/LITEN dont les applications touchent aux domaines de l'énergie et des nanomatériaux, en collaboration étroite avec le laboratoire Hubert Curien pour son expertise dans le domaine de l'optique, de la modélisation et des lasers. Deux axes d'études seront menés sur le plan théorique et expérimental, l'un visant à structurer par enlèvement de matière, l'autre par ajout de matière sur le substrat hôte.
Voir le résumé de l'offreGénération de mouvement corps-complet d'un exosquelette actif
Les exosquelettes actifs peuvent mettre en mouvement une personne ayant des déficiences motrices que ce soit pour la rééducation ou l'assistance. Il faut dans ce cas générer des mouvements adaptés à la personne et à l'exosquelette. L'objectif de la thèse est de générer ces mouvements dans le cas d'un exosquelette à 4 membres (bras et jambes) développé par le CEA. La thèse s'appuiera sur les méthodes de planification de trajectoires et les techniques de génération de mouvement dynamique développées par l'équipe Gepetto du LAAS. Ces méthodes consistent à résoudre la dynamique inverse du système sous contraintes, en prenant en compte une pile ordonnée d'égalités et d'inégalités linéaires, à l'aide d'un solveur numérique de programmation quadratique hiérarchique. Elles permettent de générer des mouvements complexes, multi-objectifs, pouvant inclure plusieurs contacts non-coplanaires avec l'environnement, tout en considérant les limites géométriques et dynamiques liées à l'exécution de la tâche. L'adaptation à l'exosquelette de ces techniques, aujourd'hui mises en ?uvre avec succès sur le robot humanoïde HRP-2, nécessitera la résolution d'un ensemble de problèmes difficiles allant de la modélisation dynamique du système à sa commande, en passant par l'observation de son état durant le mouvement. Ce travail sera réalisé au LAAS, sur la base d'une collaboration étroite entre les spécialistes des deux laboratoires: L'équipe GEPETTO du LAAS et le laboratoire de Robotique Interactive du CEA.
Voir le résumé de l'offreUne méthodologie de vérification d'hyperviseurs de Cloud par une combinaison de méthodes formelles et de test
Le CEA LIST est un centre de recherche technologique sur les systèmes à logiciel prépondérant qui mène ses recherches en partenariat avec les grands acteurs industriels du nucléaire, de l'automobile, de l'aéronautique, de la défense et du médical pour étudier et développer des solutions innovantes adaptées à leurs besoins. Au sein du CEA LIST, le Laboratoire Sûreté des Logiciels, localisé à Palaiseau (Essonne), développe les outils d'aide à la validation et à la vérification de logiciels et de systèmes matériels/logiciels. Un projet en cours vise à développer un hyperviseur durci, brique de base indispensable à la construction de Clouds sûrs. Un premier prototype appelé Anaxagoros a été développé au Laboratoire des Systèmes Temps Réel Embarqués du CEA LIST. L'un des principaux enjeux de l'Informatique en Nuage (Cloud Computing) aujourd'hui est la sécurité des hyperviseurs de Cloud qui assurent l'isolation des machines virtuelles et des données de différentes applications. Cette thèse vise à développer une méthodologie de vérification des composants critiques d'hyperviseurs de Cloud en combinant les techniques de méthodes formelles et de test. L'une des difficultés de la vérification des logiciels systèmes est liée à la présence du code optimisé bas niveau, par example, utilisant des instructions assembleur ou des champs de bits. La vérification de ce type de code peut être très difficile, voire impossible, par les outils d'analyse statique à base de méthodes formelles car ces instructions ou structures de données optimisées ne sont pas pleinement supportées par les outils. Cependant, ce code reste exécutable et peut être testé. Une utilisation combinée de méthodes formelles et de test pourrait donc assurer le bon fonctionnement du logiciel dans les cas où l'analyse statique ne peut être appliquée. La modularité de la preuve est un autre aspect méthodologique important de la vérification. Quand la preuve n'est pas bien structurée, une modification quelconque dans le code nécessite souvent une nouvelle vérification complète (avec la réécriture des spécifications et leurs preuves), ce qui a un impact négatif fort sur la réutilisabilité de la preuve et les perspectives de transfert technologique vers l'industrie car les modifications dans un logiciel industriel sont fréquentes. Cette thèse étudiera comment structurer une preuve pour la rendre compatible avec les modifications ultérieures. Une troisième direction des travaux consiste à inclure le matériel dans la vérification. En effet, la vérification du logiciel seul ne suffit pas pour garantir le bon fonctionnement du système sans formaliser et prendre en compte les hypothèses sur le fonctionnement du matériel. Cette thèse s'intéressera également à la méthodologie d'une vérification mixte logiciels-matériels. Comme les spécifications formelles du matériel ne sont en général pas disponibles, le test peut apporter ici un complément indispensable pour la vérification. Les outils développés au CEA LIST (Frama-C, PathCrawler) pourront être utilisés dans la vérification. La méthodologie développée sera appliquée sur le prototype Anaxagoros. Le (ou la) candidat(e) aura un Master 2 d'Informatique, et des compétences en génie logiciel.
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