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Nos Thèses par thème

Sciences pour l'ingénieur >> Physique nucléaire
69 proposition(s).

Algorithme quantique pour le calcul des temps d'exécution pire cas (WCET) classiques

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Calcul Embarqué

Informatique, mathématique appliquées, ou physique quantique avec intérêt pour l'informatique

01-10-2018

SL-DRT-18-0365

sergiu.carpov@cea.fr

Les temps d'exécution pire-cas --parfois connus sous l'acronyme anglais WCET pour Worst-Case Execution Time-- sont des données fondamentales pour la validation et la sûreté des systèmes temps-réel et faire leur preuve d'ordonançabilité. Ces données sont particulièrement importantes dans le contexte des systèmes temps-réels autonomes (robotique, voiture autonome, CPS), pour lesquels la sûreté de fonctionnement est primordiale. Cependant calculer un WCET à la fois garanti (majorant strict) mais pas trop pessimiste afin de réduire les coûts et la complexité de tels systèmes temps-réels est un problème complexe non parfaitement résolu. Surtout que dans le même temps les architectures matérielles et logicielles des systèmes embarqués tendent à se complexifier (pipelines, caches, multic?urs, etc.). Le but de cette thèse est de s'appuyer sur l'état de l'art des méthodes de calculs des WCETs pour déterminer ce que les calculateurs quantiques pourraient apporter en précision et en capacité d'analyse sur de tels problèmes. Il serait possible dans ce cadre de s'éloigner des consignes très conservatives usuellement associées au calculs classiques de WCET. En fonction du profil du candidat, le sujet pourra être orienté vers des aspect plus opérationnels - comment implémenter une algorithme d'évaluation du WCET sur un simulateur quantique disponible (QX ou Quantum Leaning Machine) - ou bien plus théorique comme l'analyse de la complexité algorithmique des approches envisagées.

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Développement de transducteurs piézoélectriques ultrasonores (pMUT) innovants pour applications automobiles

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Bac +5 in Mechanics, Solid-state Physics, Physics

01-09-2018

SL-DRT-18-0471

bruno.fain@cea.fr

Les transducteurs ultrasonores piézoélectriques (pMUT) suscitent un engouement particulier ces dernières années, en raison des possibilités d'intégration de ces capteurs dans les smartphones, les tablettes et les objets connectés, et des nouveaux usages associés : capteurs d'empreinte, détecteur de mouvement, détection d'obstacle. Pour répondre aux attentes, il est nécessaire d'améliorer la figure de mérite des pMUTs. Cette thèse a pour objectif la réalisation de composants innovants pour les applications dans le domaine automobile. Le sujet de thèse porte sur la conception, le suivi de fabrication et la caractérisation de pMUTs. La conception sera réalisée par une approche analytique couplée avec des moyens de simulations par éléments finis (ANSYS, Comsol Multiphysics). Le suivi de fabrication s'appuiera sur la forte expériences des équipes du CEA dans les technologies MEMS, en s'appuyant sur la plateforme 200 mm du LETI. La caractérisation sous pointe permettra de valider et d'affiner les modèles de conception. Les tests permettront d'évaluer la pertinence des composants pour les besoins identifiés. Pour ce faire, le thésard aura de solides bases en mécanique du solide et une forte culture expérimentale. Il sera à même d'aborder les volets scientifiques et technologiques du sujet. Il devra faire preuve de rigueur, d'autonomie et d'une bonne capacité à travailler en équipe.

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Conception d'un convertisseur Analogique-Numérique pour Système IoT de détection acoustique Hybride à Base de Réseaux de Neurones Impulsionnels

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Ingénieur / Master2

01-09-2018

SL-DRT-18-0494

dominique.morche@cea.fr

Nous proposons de réaliser dans le cadre de cette thèse, un convertisseur analogique numérique qui génère en sortie un train d'impulsions qui puissent être directement traité par le réseau de neurone. Une optimisation conjointe entre l'ADC et le réseau de neurone sera conduite par le candidat. La détection et la classification de signaux est devenu une fonction clé dans l'internet des objets pour extraire des informations dans l'environnement. Pour y parvenir, les traitements à base de réseaux de neurones sont une solution qui devient de plus en plus courante. Pour favoriser le déploiement de ces solutions il est critique de développer des circuits d'interface analogique-numérique qui soient efficaces énergétiquement et dont les performances d'adaptent aux besoins. Dans ce but, nous proposons de réaliser dans le cadre de cette thèse, un convertisseur analogique numérique qui génère en sortie un train d'impulsions qui puissent être directement traité par le réseau de neurone. Une optimisation conjointe entre l'ADC et le réseau de neurone sera conduite par le candidat et un post-doc (qui travaillera sur la partie numérique en collaboration avec le candidat). Pour la conception, la technologie CMOS 28FD-SOI de STMicroelectronics sera utilisée. Plusieurs circuits seront conçus, fabriqués et caractérisés. L'objectif à terme est d'aboutir à la réalisation d'un démonstrateur capable de classifier les signaux audio. Des cas d'applications industriels seront considérés. La thèse sera menée en collaboration avec l'IMT atlantique. Le candidat pourra également être amené à présenter ses travaux dans le cadre de projets européens.

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Capteur d'images CMOS adaptatif pour systèmes de vision

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Circuits Intégrés, Intelligents pour l'Image

Bac+5 (Master Degree) en Microélectronique

01-01-2018

SL-DRT-18-0507

gilles.sicard@cea.fr

Cette thèse se propose d'explorer de nouvelles architectures de capteurs de vision pour améliorer la réactivité du capteur et faciliter le traitement de son image. L'imageur étudié pendant cette thèse utilisera les technologies microélectroniques émergentes dites « 3D » du CEA leti. pour pouvoir, en plus d'acquérir une image, paramétrer les conditions de fonctionnement du capteur en temps réel et ainsi s'adapter à son environnement d'utilisation. Le doctorant bénéficiera durant ses 3 années de thèse de l'expertise et de l'excellence scientifique de tout le CEA-Leti pour atteindre des objectifs élevés d'innovation à travers des brevets et des publications de rang international. Ces technologies permettent d'empiler plusieurs circuits intégrés et présentent l'avantage de proposer une très forte densité d'interconnexions permettant d'envisager des connexions au niveau du pixel de l'imageur. Le système adaptatif intégré pourra ainsi interagir localement avec le pixel ou le groupe de pixel afin d'optimiser son fonctionnement et ainsi régulariser l'image sortante. Le candidat, dynamique et autonome, titulaire d'un Bac +5 en microélectronique, plus particulièrement en conception de circuit intégré analogique et mixte. Une bonne maitrise des outils CAO associés (Cadence, Matlab) sera attendue et des compétences en traitement d'images seront appréciées. Le déroulement des 3 années de thèse commencera par l'étude de l'état de l'art, puis le doctorant définira l'architecture optimale, la concevra et testera un prototype mettant en évidence les potentialités scientifiques et industrielles des solutions proposées.

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Passivation de détecteurs IR à base de CdHgTe : amélioration de la compréhension et lien avec le procédé de dépot

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'integration technologique pour la photonique

01-10-2018

SL-DRT-18-0517

francois.boulard@cea.fr

Le Département Optique et Photonique du LETI, mènent des travaux de recherche et de développement sur des imageurs infrarouge à base de matrices de photodiodes réalisées sur le semi-conducteur composé CdHgTe. Dans ces détecteurs à base de photodiode, le rôle des surfaces, par rapport à celui du volume du semiconducteur, devient prédominant avec la miniaturisation des composants. L'augmentation de la performance de ces imageurs, tant en terme de signal sur bruit, qu'en terme de pixels défectueux, requiert une excellente connaissance du fonctionnement physique du dispositif (notamment en termes de dopage, durée de vie des porteurs, ingénierie de gap), ainsi qu'une bonne adaptation et un bon contrôle des procédés technologiques de fabrication. Parmi ces procédés, la passivation joue un rôle primordial dans le fonctionnement des photodiodes à base de CdHgTe. Le lien entre les procédés de réalisation de la passivation (préparation de surface, techniques et conditions de dépôt), les caractéristiques mécaniques, physico-chimiques, et électriques de cette couche, avec la performance des photodiodes reste à affiner. La thèse se propose d'évaluer expérimentalement la technique de dépôt par couche atomique (ALD), technique désormais classique dans la microélectronique Si, qui émerge seulement dans les filières CdHgTe. La passivation est un point clé qu'il nous faut étudier de façon approfondie pour faire émerger les prochaines générations de détecteurs IR très haute performance.

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Solution radiofréquence d'échantillonnage parcimonieux adaptatif pour l'extraction de caractéristiques et la classification directe de signaux RADAR

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Architectures Intégrées Radiofréquences

Ecole d'ingénieur /Master 2 en électronique RF & traitement du signal

01-01-2018

SL-DRT-18-0520

michael.pelissier@cea.fr

L'objectif de la thèse est de proposer et dimensionner un système d'émission et réception radiofréquence s'appuyant sur l'acquisition compressée permettant de faire de la classification directe de signaux RADAR. La plupart des signaux pertinents peuvent être comprimés: nos smartphones sont remplis de photos prises avec des caméras à plusieurs millions de pixels qui ne prennent plus que quelque millier d'octets après compression. Cela signifie que parmi les millions d'octets mesurés, il n'y a que quelques kilo-octets d'information pertinente. Pourquoi alors mesurer d'abord une si grande quantité d'information pour ensuite en jeter la plupart? Ne pourrait-on pas directement mesurer la partie pertinente? Cette idée est à la base de la question posée par l'acquisition compressée ou parcimonieuse: Comment mesurer efficacement un signal en faisant le plus petit nombre de mesures possibles, pour en extraire directement l'information pertinente. Cette problématique entièrement transposable à des systèmes radiofréquences indispensables à tous nos équipements radio-mobile utilisés quotidiennement (Wifi, bluetooth, 3G, 4G ?). On parle alors de « analog to information converter » ou de « analog to feature converter» plutôt que de « analog to digital converter » dans la mesure où l'on s'attache à convertir l'information utile ou ses caractéristiques propres plutôt que le signal brut en lui-même. Une piste d'exploitation de ces techniques concerne les systèmes RADAR qui connaissent un essor croissant poussé par le développement des systèmes autonomes. Le but consiste ici à extraire des signatures propres de l'environnement pour des applications d'identification par exemple ou de surveillance médicale. L'objectif de la thèse est de proposer et dimensionner un système d'émission et réception radiofréquence s'appuyant sur l'acquisition compressée permettant de faire de la classification directe de signaux RADAR.

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Interface électronique compacte pour capteurs opto-mécaniques

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

ENSEIRB, CPE, PHELMA, centrale Lyon, INSA Lyon

01-09-2018

SL-DRT-18-0534

gerard.billiot@cea.fr

Le but de la thèse est de contribuer au développement de l'utilisation d'une nouvelle génération de capteurs opto-mécaniques en étudiant l'architecture électronique permettant la mise en ?uvre de ces capteurs. Les performances intrinsèques des capteurs en termes de sensibilité sont 3 ordres de grandeur au-delà des capteurs actuels. Le travail de thèse consistera en l'étude de l'architecture, son intégration dans les technologies silicium adaptées et sa caractérisation seul. Les résultats attendus laissent entrevoir une grande variété de champs applicatifs tels que des capteurs chimiques, capteurs de grandeurs physiques, capteurs de masse, ... Au sein du LETI, une nouvelle génération de capteurs apparait : les capteurs de type optomécanique. Leurs performances en terme de sensibilité, de niveau et la variété des modes de stimulation ainsi que la possibilité d'activation simultanée de plusieurs capteurs simultanément sont très prometteuses. Ces résultats laissent entrevoir une grande variété de champs applicatifs tels que des capteurs chimiques, capteurs de grandeurs physiques, capteurs de masse, ... Cependant le développement de l'usage de tels capteurs nécessite la réalisation d'une électronique adaptée à la nature des signaux issus de ces capteurs en allant au-delà de l'instrumentation de table actuellement nécessaire à la mise en ?uvre de ces capteurs. Concrètement, il s'agit de comprendre ces dispositifs, d'en réaliser une modélisation comportementale, de développer une ou plusieurs architectures intégrées permettant la stimulation et la lecture simultanées de plusieurs capteurs et de les mettre en ?uvre de façon efficace tout en permettant l'accès aux meilleures de leurs performances. Le travail de thèse vise à proposer une architecture propre à mettre en ?uvre de tels capteurs, à en effectuer la réalisation et la validation. Pour ce faire, la compréhension des dispositifs sera approfondie à travers le développement d'un modèle analytique du capteur permettant d'effectuer des simulations du système électronique. L'architecture de stimulation et de lecture des informations ?capteur' sera développée et validée par la même approche ?système', permettant de définir les spécifications de chaque bloc, les types de stimulation les plus pertinentes et la technologie de mise en ?uvre. Le travail de thèse se déroulera sur 3 ans et sera effectué au sein du laboratoire LGECA du CEA-LETI, dont un des domaines d'expertise est la conception d'interfaces capteurs intégrés. Idéalement, le candidat aura une solide formation en conception de circuits intégrés mixtes. Une bonne maitrise du traitement du signal et des technologies de réalisation des capteurs sera un plus.

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Développement d'un outil embarqué de détection des ovulations pour améliorer la conduite de la reproduction dans les systèmes d'élevage bovins herbagers

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Chimie des Matériaux et des Interfaces

Master 2 de physique, physico-chimie et/ou matériaux

01-02-2018

SL-DRT-18-0558

pascal.mailley@cea.fr

Le sujet de thèse s'inscrit dans un projet collaboratif plus large, SmartRepro (CEA-INRA), visant à développer un outil automatique de détection des ?strus se rapprochant de la méthode de référence de détection des ovulations basée sur le dosage des hormones de la reproduction (progestérone et ?stradiol). L'originalité du projet est de mettre au point un dispositif embarqué contenant un système de prélèvement de fluide biologique capable de réaliser ces dosages en temps réel et de générer une alerte à l'éleveur quelques heures avant l'occurrence d'une ovulation. L'objectif de la thèse se focalise sur le développement de l'outil de prélèvement sous-cutané résidant dans un réseau de microaiguilles connectées à un dispositif microfluidique activé par une pompe fluidique. L'implantation du réseau est envisagée pour la durée d'un cycle ovarien et donc devra conserver son efficacité sur une période proche de 1 mois. Pour cela des solutions permettant d'éviter tous phénomènes inflammatoires, susceptibles d'entrainer l'encapsulation des microaiguilles, et de biofouling seront développées afin de pouvoir mener des essais sur animal. En préambule, à ce développement technique, le doctorant participera à des expérimentations avec le partenaire INRA afin d'appréhender plus complètement la problématique de terrain et de déterminer la zone d'application du dispositif de prélèvement fixant ainsi son cahier des charges primaire. La thèse permettra de développer la preuve du concept des microaiguilles pour le prélèvement des fluides interstitiels sur un cycle ovarien et comporte 5 étapes allant du design des microaiguilles aux essais sur animal. Pour cette thèse, nous recherchons un ingénieur physicien ayant de bonnes bases de microfluidique capable de travaillé dans un environnement pluridisciplinaire (microfluidique, dispositifs biomédicaux, biomatériaux, expérimentation animale). Une formation complémentaire en biomédical est un plus.

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Architectures, caractérisations et simulation des dispositifs PV organiques et hybrides pour des applications indoor

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques Organiques

physico chimie des polymères

01-10-2018

SL-DRT-18-0582

noella.lemaitre@cea.fr

Les cellules solaires organiques sont à l'aube de leur industrialisation et les cellules hybrides de type Pérovskite sont déjà présentées comme les cellules de 3eme génération. Les avantages de la technologie que sont la légèreté, la conformabilité, la possibilité de choisir et d'adapter le design et le bon module ratio à faible illumination font des modules OPV et hybrides de bons candidats pour des applications d'intérieur, domaine en plein essor grâce à l'internet des objets (IdO ou IoT pour Internet of Things en anglais). Cette thèse sera dédiée à la réalisation, la compréhension et l'optimisation de dispositifs performants et stables sous faible illumination pour des applications indoor. La caractérisation des dispositifs par la méthode LED-VIM (Variable Illumination Measurements) devrait notamment permettre de modéliser leur comportement électrique et ainsi de comprendre les paramètres influents pour le « low light ». Ce travail sera conduit en étroite collaboration entre le LMPO du CEA à l'INES pour la partie mise en ?uvre et caractérisation de cellules solaires organiques et hybrides et le LEPMI de l'Université Savoie Mont Blanc pour la partie modélisation.

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Gestion de l'énergie d'un système de vision impulsionnel en technologie 3D

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

génie électrique, microélectronique

01-09-2018

SL-DRT-18-0603

gilles.sicard@cea.fr

L'objectif de cette thèse est d'étudier la gestion d'énergie d'un système de vision intégrant un imageur impulsionnel, un système de traitement neuronal, des mémoires et un stockage d'énergie dans un contexte d'intégration multicouches en technologies hétérogènes. La thèse s'efforcera à minimiser la consommation énergétique du système global tout en assurant la dissipation thermique de l'assemblage. La possibilité de récupérer de l'énergie des photons à partir de l'imageur ouvre également la possibilité d'envisager une augmentation de la durée de vie, voir une autonomie énergétique en compensant la dissipation thermique et les recombinaisons électrochimiques de la batterie. L'empilement technologique offre également des degrés de liberté pour l'implémentation des différents blocs de gestion d'énergie : l'arbre multicouche d'alimentation, les interfaces électriques de récupération d'énergie, diffusion thermique, les stockages d'énergies pour le découplage et découpage des alimentations commutées. Il faudra soit s'adapter aux procédés technologiques choisis pour les fonctions calcul et imageur, soir cibler des technologies plus adaptées à l'intégration de ces fonctions. La thèse comporte donc un volet de définition au niveau système de la gestion et de la distribution de l'énergie mais également de l'implantation physique de certains blocs d'alimentation et/ou récupérateurs. Le doctorant travaillera en parallèle avec deux autres thésards qui se focaliseront sur la partie imageur et traitement de données.

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

DM2I (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Instrumentation, fibre optique, matériau, fabrication additive, métallurgie

01-10-2018

SL-DRT-18-0611

guillaume.laffont@cea.fr

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

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Dépollution de l'air par une lame d'eau dans un champ électrique

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Biologie et Architecture Microfluidiques

Ingénieur en physique ou mécanique des fluides

01-10-2018

SL-DRT-18-0616

jean-maxime.roux@cea.fr

La pollution de l'air, notamment urbain, est un problème de santé publique à l'origine en France à près de 50 000 décès par an. La thèse proposée concerne un système de dépollution urbain innovant fondé sur la précipitation électrostatique humide. Les collecteurs développés selon ce principe sont généralement destinés à un emploi industriel. La thèse portera sur une simulation numérique multi physique d'un système de ce type, mais adapté à la ville, en commençant par le problème à la fois central et délicat posé par la stabilité d'une interface eau/air dans champ électrique intense. En s'appuyant sur cette simulation, l'enjeu final sera de développer une optimisation numérique du système visant une forte réduction de sa taille et une intégration judicieuse des capteurs de gaz toxique et de particules aéroportées développés au CEA GRENOBLE/Leti/DTBS. Des études expérimentales, conduites parallèlement au CEA seront guidés par les résultats numériques obtenus qui pourront en retour être validés.

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Utilisation du Machine Learning pour l'amélioration des systèmes de détection d'intrusion

DPACA (CTReg)

Autre

ecole d'ingénieur / Master 2 Informatique, mathématiques appliquées (data, machine learning)

01-09-2018

SL-DRT-18-0617

pierre-alain.moellic@cea.fr

La multiplication et la complexité croissante des attaques cyber visant des réseaux d'entreprises, des administrations ou institutions ou des systèmes industriels critiques sont devenues des problématiques de sécurité majeures. Aujourd'hui, il est indispensable de proposer des technologies capables de détecter des attaques complexes et souvent totalement inconnues notamment dans des infrastructures critiques comme les Cyber Physical Systems (CPS) aux contraintes métier et opérationnelles très fortes. Parmi les outils de protections, les systèmes de détection d'intrusion (IDS) sont progressivement devenus incontournables au même titre que les traditionnels pare-feu ou anti-virus. Malgré tout, les principales solutions proposées aujourd'hui sont loin de répondre aux menaces actuelles en particulier pour les CPS, principalement à cause d'un paradigme de détection (misuse-based IDS) ne permettant pas de détecter de nouvelles attaques. L'avenir de ces systèmes passe par le développement d'autres approches (anomaly-based IDS) et par l'utilisation d'outils d'analyse statistique et de modélisation basée sur du Machine Learning. La production académique en ce sens est de plus en plus importante, portée par l'émulation autour de l'intelligence artificielle mais les technologies proposées souffrent d'un manque de données réelles permettant d'évaluer efficacement leurs performances. Dans le contexte hautement critique des CPS dont il faudra analyser finement les architectures, les processus de supervisions et les types de menaces, la thèse cherchera à développer, notamment à partir de plateformes existantes open-source reconnues, des solutions IDS innovantes en utilisant des approches par Machine Learning et en se basant notamment sur des données réelles (issues du CEA Cadarache). La solution proposée devra répondre à des critères élevés de performances (taux de détection, taux de faux-positifs / faux-négatifs) pour prouver la pertinence de ces approches dans des infrastructures réelles.

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Microscopie hyperspectrale et tomographie en coherence optique parallèle avec un spectroimageur à transformée de Fourier statique

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Imagerie et Systèmes d'Acquisition

Formation générale, ou bien formation en optique et de bonnes compétences en réduction des données

01-09-2018

SL-DRT-18-0621

jean-charles.baritaux@cea.fr

En Spectroscopie à Transformée de Fourier on mesure le degré de cohérence de la lumière dans un interféromètre pour remonter au spectre. On parle de spectromètre à Transformée de Fourier statique lorsque l'interférogramme est enregistré en une seule exposition, sans déplacement de pièce mécanique. Récemment ce concept a été étendu à l'imagerie hyperspectrale pour le domaine du Spatial en utilisant un nouvel arrangement d'interféromètre statique que l'on positionne devant un capteur matriciel. Outre l'imagerie hyperspectrale, une possibilité qui reste inexplorée à ce jour est d'employer cet interféromètre pour l'imagerie par Tomographie en Cohérence Optique (OCT). Dans la thèse, qui est une collaboration entre l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG) et le CEA Leti, nous proposons d'étudier cette nouvelle méthode d'imagerie OCT. On pourra également envisager de coupler les deux modalités (OCT et imagerie hyperspectrale) dans un système d'imagerie rapide permettant d'adresser de nombreuses applications santé et en imagerie du vivant. L'étudiant développera un système de microscopie autour de ce nouveau concept d'imageur ainsi que les outils numériques de traitement des interférogrammes. Ce sujet s'adresse à un étudiant avec une formation en optique et de solides compétences en traitement des données, ou bien un étudiant avec une formation générale. Un fort intérêt pour la biophotonique et l'imagerie du vivant est attendu.

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Dimensionnement de nouvelles architectures multisources X et développement des algorithmes de reconstruction par tomosynthèse

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Détecteurs

Mathématiques appiquées - Traitement information

01-09-2018

SL-DRT-18-0625

vincent.moulin@cea.fr

L'arrivée imminente sur le marché de nouvelles multi-sources X va permettre de disposer facilement de nombreux angles de vue supplémentaires qui, via une reconstruction par tomosynthèse, permettront d'obtenir des images 3D des objets inspectés. Cette modalité d'examen peut répondre au besoin de nombreuses applications pour lesquelles la radiographie (projection 1D de l'objet) est trop limitée et la tomographie (imagerie 3D) trop contraignante à mettre en ?uvre. L'objectif de la thèse consiste à d'une part imaginer et simuler les premières architectures de système multi-source, d'autre part à mettre en ?uvre et faire évoluer les algorithmes de reconstruction adaptés pour obtenir les meilleures performances d'imagerie 3D. Le profil du candidat recherché pour cette thèse est orienté "Traitement de l'information" avec toutefois une connotation "Physique" pour la compréhension des phénomènes d'interaction rayonnement ? matière.

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Nanosystèmes piézoélectriques flexibles: conception, assemblage et tests d'une matrice de capteurs intégrés

Département Systèmes

Laboratoire Autonomie et Intégration des Capteurs

M2 nanophysique avec une composante électronique et ingénierie des systèmes ou vice-versa : physique du solide, nanotechnologies, architectures électroniques et programmation, expérimentation et simulations (COMSOL)

01-09-2018

SL-DRT-18-0626

elise.saoutieff@cea.fr

Cette thèse vise à mettre en ?uvre une matrice de nanocapteurs piézoélectriques flexibles permettant la reconstruction en 3D d'un champ de force ou de déformation. Les capteurs, à base de nanofils de GaN obtenus par croissance organisée, sont réalisés et assemblés au CEA. Le candidat développera les aspects expérimentaux qui comprendront la fabrication et l'assemblage des capteurs et réseaux de capteurs (matrice) par la maîtrise des procédés de croissance et de dépôt, les premières couches d'électronique flexible (connectique), l'intégration du système sur objet (mécatronique) et enfin l'extraction et le traitement des signaux par le biais d'une électronique de lecture dédiée, à concevoir en s'appuyant sur les compétences du laboratoire d'accueil. En parallèle, le candidat mènera à bien des études relevant de la recherche fondamentale, comme par exemple la compréhension des phénomènes de transfert mécanique entre le nanofil et son environnement et l'effet sur le signal généré en déformation, ou l'étude du couplage piézoélectrique / pyroélectrique au sein du nanofil. Il pourra en cela s'appuyer sur des outils de modélisation multi-physique mis à sa disposition. Enfin, des investigations centrées sur le choix des matériaux et la caractérisation de leurs propriétés mécaniques, thermiques, optiques et électriques pour le cas d'application envisagé pourront être menées. D'une façon plus générale, cette thèse fournira ainsi l'opportunité de développer des solutions applicables dans divers domaines tels que les capteurs d'impacts et de déformation pour la maintenance prédictive, les surfaces sensibles ou la peau électronique.

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Apprentissage automatique et exploitation de la parcimonie pour la génération de signaux réalistes avec applications à la simulation temps réel en contrôle non destructif

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Electro-magnétisme

Mathématiques ou Physique appliquée

01-10-2018

SL-DRT-18-0628

roberto.miorelli@cea.fr

De nombreuses approches sophistiquées existent de nos jours pour la simulation de configurations complexes dans le domaine du contrôle non destructif (CND). La complexité peut venir de la géométrie de la pièce, c'est le cas par exemple pour la fabrication additive, ou de sa composition, dans le cas des aciers industriels ou des matériaux composites notamment. Ces aspects motivent de nombreux efforts de recherche dans différents domaines, toutefois il existe d'autres facteurs, dits environnementaux, pouvant avoir un impact important sur les signaux mesurés. Parmi ceux-ci, qui sont nettement moins étudiés du point de vue de leur effet sur les mesure de CND, on peut citer les dérives en température ou les perturbations électromagnétiques dus à des installations environnantes. Il peut également s'agir d'effets non pris en compte par le modèle théorique utilisé. Ces effets entraînent une variabilité des mesures (en terme de répétabilité) voire un biais qui résulte en un désaccord parfois important entre expérimentation et simulation. Il est difficile de définir ou de décrire de manière théorique l'écart séparant les prédictions issues d'un modèle physique de mesures en conditions industrielles, tant les sources de variabilité et de perturbation sont nombreuses et diverses. Le sujet de thèse proposé consiste à exploiter des données expérimentales afin de caractériser cet écart, souvent appelé « bruit de mesure », pour le réinjecter dans le modèle de simulation. L'implémentation des outils correspondant se focalisera sur des applications de CND par ultrasons et courants de Foucault pour l'inspection de pièces métalliques ou composites. L'approche proposée repose d'une part sur les concepts d'apprentissage statistique ('apprentissage supervisé ou non, apprentissage d'une base de dictionnaire, apprentissage profond) d'une part, et sur un ensemble de modèles physiques (semi-analytiques, numériques ou hybrides) développés au CEA LIST pour la simulation de procédés de CND. Tout d'abord, des descripteurs du bruit de mesure seront identifiés par comparaisons de données simulées et réelles, puis ceux-ci seront « appris » sur un jeu de mesures expérimentales afin d'obtenir un générateur temps réel, qui sera utilisé pour augmenter le signal physique simulé avec le modèle physique. En couplant cette contribution avec des métamodèles de simulation, remplaçant les modèles physiques parfois coûteux en temps de calcul, un simulateur réaliste et temps réel, fidèle aux mesures observées en pratique dans des conditions particulières, peut ainsi être obtenu. Les résultats attendus de ce projet ambitieux sont nombreux. Premièrement, des modèles physiques pourront être adaptés à différentes conditions expérimentales pour gagner en fidélité, du moment qu'un jeu de données représentatif est disponible. On peut ainsi espérer une amélioration des performances de diagnostic en ligne et d'estimations de paramètres. D'autre part, ce type de modèle peut être utilisé dans des outils de formation, où il fournira en temps réel des signaux réalistes correspondant à différents types d'endommagement. Finalement, la prise en compte de conditions réelles de mesure permettra l'amélioration de l'étude de la fiabilité des méthodes de contrôle, en affinant la description de la variabilité des procédés par intégration de phénomènes non directement modélisés mais observés en pratique.

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Modification de circuits électroniques avec l'utilisation de rayons X et d'un FIB

Département Systèmes

Centre d'Evaluation de la Sécurité des Technologies de l'Information

Ingénieur ou master

01-10-2018

SL-DRT-18-0633

stephanie.anceau@cea.fr

La compréhension et la fabrication de composants électroniques intégrés nécessite des outils pour modifier le fonctionnement de ceux-ci en phase de post-production. Une défaillance du circuit ou un bug fonctionnel peut nécessiter de modifier le comportement du composant afin d'investiguer le problème rencontré. Cette modification du circuit est classiquement réalisée par l'utilisation d'un appareil FIB (Focused Ion Beam). Cet appareil permet de graver les matériaux et de déposer des isolants ou conducteurs, ce qui permet de modifier un circuit électronique en altérant les niveaux métalliques d'interconnexion et en re-déposant des nouvelles connexions. Cette opération est appelée édition de circuit (circuit edit) : un circuit électronique peut alors être ?édité?, c'est à dire modifié après sa fabrication. Des expérimentations préliminaires sur une ligne de lumière focalisée du synchrotron ESRF de Grenoble ont permis de montrer que l'utilisation de rayons X permet de forcer de façon semi-permanente l'état d'un transistor NMOS et d'une cellule mémoire unique de type Flash et EEPROM dans un circuit électronique. Cette preuve de concept a été réalisée sur un circuit CMOS de nouvelle génération (45nm). La focalisation de 50 nm permet de viser un transistor NMOS unitaire. Les technologies les plus agressives actuellement (< 20 nm) pourraient être adressées par cette technique, même avec une focalisation de 50 nm. Contrairement à un FIB, ce qui est modifié dans le circuit est l'état d'un (ou plusieurs si nécessaire) transistor(s), et non pas l'interconnexion des transistors. La modification est semi-permanente car elle peut être effacée par un simple recuit thermique. Cette modification est donc réversible et effaçable. Cette nouvelle technique d'édition de circuit est prometteuse. L'objectif de cette thèse est d'explorer et développer cette nouvelle technique de modification de circuit en utilisant un faisceau focalisé de rayons X avec le synchrotron. Parmi les points clés à étudier, notons le repérage précis des transistors N à attaquer par l'utilisation conjointe d'un scan en fluorescence et d'un GDS du circuit, le recuit in situ, La modification d'un unique transistor P, l'adaptation à des technologies agressives, la possibilité de travailler sans préparation au travers d'un boîtier. D'autre part, une exploration des possibilités de perturbations par rayons X sans le synchrotron sera effectuée à l'aide de la fabrication d'un cache en plomb et tungstène à l'aide du FIB. Lors du déroulement de cette thèse, le candidat aura accès à des créneaux de lumière à l'ESRF.

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Simulation mésocopique de procédés de caractérisation des aciers par mesure de bruit Barkhausen

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Electro-magnétisme

Master 2 ou équivalent en Physique

01-09-2018

SL-DRT-18-0642

anastasios.skarlatos@cea.fr

L'utilisation dans l'industrie du bruit Barkhausen comme mesure indicatrice de l'état des matériaux magnétiques, tels que les aciers, est aujourd'hui de plus en plus répandue. Cette mesure est en effet très corrélée à l'état microscopique du matériau, comme son état de contrainte, sa microstructure ou la proportion des différentes phases métallurgiques par exemples. Elle est typiquement utilisée pour le suivi de la constitution chimique des aciers avant et après traitement mécanique ou thermique, ou encore l'estimation de leur état de contrainte. Malgré son grand intérêt pratique, son interprétation est rendue difficile en raison de la complexité phénomènes physiques sous-jacents. Le développement d'outils de simulation sophistiqués est donc nécessaire pour améliorer la compréhension des mesures réalisés et accéder à des évaluations quantitatives des grandeurs caractéristiques. Du point de vue de la modélisation, le problème à résoudre est complexe en raison de son caractère multi-échelle. Les approches existantes dans la littérature pour la modélisation du bruit Barkhausen peuvent être séparées en deux catégories : celles s'appuyant sur des calculs de Monte-Carlo pour obtenir une description à l'échelle du spin d'une part, et celles dites mésoscopiques d'autre part, qui visent à résoudre un problème magnétostatique à l'échelle des domaines magnétiques (domaines de Weiss). Dans ces approches, les équations de Maxwell sont résolues en considérant une configuration simplifiée des domaines en termes de géométrie et de déplacement de parois magnétiques. Le sujet de cette thèse consiste à implémenter un outil de simulation optimisé pour la caractérisation des aciers, basé sur une approche mésocopique. Cet outil exploitera des considérations empiriques sur la répartition et la dynamique des parois des domaines afin de remonter aux signaux macroscopiques mesurés et d'étudier la statistique des grandeurs caractéristiques du phénomène. Les calculs magnétostatiques seront réalisés à l'aide d'un code numérique 3D basé sur la méthode des intégrations finies (finite integration technique - FIT) développé au CEA LIST. La représentativité des calculs unitaires menés à petite échelle sera déterminante pour la validité du traitement statistique permettant d'inférer les signaux macroscopiques mesurés. Les résultats théoriques seront confrontés aux expériences sur des configurations bien maîtrisées. La campagne de travaux expérimentaux sera réalisée au sein du laboratoire Roberval à l'Université de Technologie de Compiègne (UTC), qui est partenaire de ce projet de thèse. Les travaux réalisés seront valorisés sous la forme de communications scientifiques dans des revues internationales ainsi que sous la forme logicielle d'un module intégrant la plateforme de simulation CIVA, permettant le transfert aux utilisateurs industriels d'outils logiciels dédiés au applications de CND.

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Modélisation thermique de la cristallisation des alcools de sucre pour le stockage par Matériau à Changement de phase

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Stockage Thermique

MASTER2 ou école d'ingénieur

01-09-2018

SL-DRT-18-0650

fabrice.bentivoglio@cea.fr

La chaleur représente plus de 50% de la consommation finale d'énergie en France et a été identifiée, dans le cadre du Grenelle de l'environnement puis de la loi sur la transition énergétique (TECV), comme une source potentielle majeure de réduction d'émission de CO2, via notamment le développement des réseaux de chaleur qui, en centralisant la production, permettent une meilleure efficacité des moyens de production et une intégration accrue des énergies renouvelables et de récupération (ENR&R). Le développement de réseaux de chaleur intelligents permettrait d'améliorer encore l'efficacité énergétique et l'intégration des énergies renouvelables. L'une des briques essentielles de ces réseaux intelligents est le stockage thermique. Le stockage thermique par matériau à changement de phase (MCP) permet une densité de stockage (kW.h/m3) accrue par rapport à un stockage simple sous forme de chaleur sensible, adaptée au stockage de chaleur dans les sous-stations des réseaux de chaleur urbain, pour lesquels l'encombrement est un paramètre prépondérant. Les stockages thermiques par MCP pour réseaux de chaleur urbains ou industriels aujourd'hui à l'étude à l'échelle du démonstrateur utilisent des MCP de la famille des paraffines, des alcools gras ou des acides gras. Ces MCP présentent une densité de stockage supérieure d'environ 50%, à celle de l'eau. Les alcools de sucre (ou polyols) présentent une densité de stockage encore supérieure (2 à 3 fois celle de l'eau), sont peu chers, ne présentent aucun danger (comestibles) et ne sont pas corrosifs. Ces MCP « idéaux » ne présentent qu'un seul inconvénient : une probabilité de cristallisation spontanée et une vitesse de cristallisation très faibles qui les rendent impossible à utiliser dans un stockage sans ajout d'un système dédié à forcer sa cristallisation. Le Laboratoire de Stockage Thermique (LITEN ? CEA Grenoble) travaille sur des systèmes de stockage par MCP de technologie tube et calandre pour les alcools de sucre dont la température de fusion est adaptée aux réseaux de chaleur urbains. Pour cette technologie, le bullage a été identifié comme un moyen efficace de forcer la cristallisation des alcools de sucre. L'hypothèse actuelle est que le bullage génère un cisaillement mécanique qui augmente la probabilité de cristallisation spontanée du MCP. Le bullage transporterait alors un champ de cisaillement dans tout l'espace d'une cuve de stockage, rendant la restitution de la chaleur indépendante de la vitesse de cristallisation. Ce principe de bullage a été testé avec succès à l'échelle du laboratoire (500g), d'un tube inclus dans une calandre (1kg) et d'un faisceau de tubes (400kg). Ces essais ont donné des résultats très encourageants mais ont aussi mis en évidence des phénomènes physiques complexes de retard à la cristallisation, de couplage entre des aspects thermiques et statistiques et de transport de bulle. L'objectif de la thèse proposée est, en s'appuyant sur des essais expérimentaux menés sur les installations du Laboratoire de Stockage Thermique, de modéliser la restitution de chaleur des alcools de sucre en couplant les aspects thermiques et ceux liés à sa cinétique de cristallisation. Des modèles CFD et 2D ont été développés dans le cadre de thèses précédentes pour des MCP ne présentant pas de difficulté à cristalliser (paraffines), basés sur des modèles enthalpie-porosité de Voller. Ces modèles serviront de point de départ à ce travail de thèse sur la modélisation de la cristallisation des alcools de sucre. Le travail de thèse fera l'objet d'une partie bibliographique sur les modèles de cinétique de cristallisation des alcools de sucre et l'effet de l'agitation et du bullage sur la cristallisation, d'une partie de développement de modèles couplant cinétique et thermique et d'une partie de validation de ces modèles sur des essais expérimentaux, à l'échelle « analytique » du laboratoire et selon les résultats jusqu'à l'échelle intégrale d'un faisceau de tubes.

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Compréhension des phénomènes de vieillissement d'un module photovoltaïque innovant pour application spécifique, et mise en place de tests de vieillissement adaptés

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques Silicium

Formation d'ingénieur en physique et physico-chimie des matériaux

01-09-2018

SL-DRT-18-0652

benoit.braisaz@cea.fr

Les principales défaillances observées sur les modules photovoltaïques sont associées à la fiabilité et la durabilité à la fois des procédés d'interconnexion et d'encapsulation, et des matériaux de mise en module. Les principales dégradations des modules photovoltaïques sont les suivantes : délamination, jaunissement, corrosion, fissuration des cellules et rupture des interconnexions. L'amélioration de la tenue dans le temps des modules s'intègre dans le développement des nouvelles générations de modules : elle repose sur l'analyse des défaillances des modules, nécessite la mise en place de tests de vieillissement accéléré pertinents destinés à étudier le comportement des modules dans le temps, et des moyens de caractérisation avancés pour la compréhension physico-chimique des phénomènes de dégradation. Dans le cas des modules innovants susceptibles d'être utilisés comme matériaux de structure (ex : route solaire), les modules subissent des contraintes climatiques combinées : pressions mécaniques, variations de température, variations de courant, température basse (<-5°C) et élevée (>60°C), gel, humidité, eau stagnante (rosée) et de ruissellement (pluie), éclairement (solaire et UV), sel (salage des routes), et ombrages intermittents. La compréhension des mécanismes physico-chimiques à l'origine des dégradations observées permettra d'identifier les phénomènes impliqués et d'autre part, de les reproduire lors d'essais accélérés en conditions contrôlées afin d'évaluer les solutions les plus durables. Pour cela les plateformes de caractérisation des matériaux du LEPMI et de DURASOL seront sollicitées.

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Recyclage des matériaux composites par traitement en fluide supercritique

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire de ThermoConversion de la Bioressource

Master 2 ou Ecole d'ingénieur Génie des procédés

01-10-2018

SL-DRT-18-0660

anne.roubaud@cea.fr

Le sujet porte sur l'étude et le développement d'un procédé utilisant un fluide supercritique pour le recyclage des matériaux constituants les composites à base de fibres de carbones : résines et fibres. L'usage des matériaux composites est en constante augmentation pour remplacer les alliages métalliques dans de nombreux produits industriels, les équipements sportifs, pour l'automobile, l'aéronautique, la marine. Cet usage pose un problème environnemental lors de la fin de vie des équipements. Depuis 20 ans, diverses technologies de traitement ont été développées : des traitements mécaniques et thermiques tels que la pyrolyse et thermochimique comme la solvolyse. Ce procédé permet de dégrader la résine la rupture des liaisons dans les polymères sous l'effet de l'eau ou du solvant combiné à la température. Cela conduit à la fragmentation de la structure polymérique et produit des monomères ou des fragments de monomères en solution dans le solvant. On peut ainsi récupérer les fibres du composites et des produits issus de la dégradation de la résine. Les fluides supercritiques seront utilisés car ils présentent l'avantage d'une grande diffusivité dans les matériaux en plus de leur réactivité. L'objectif de ce travail sera de définir les conditions procédés nécessaires à la destruction des matrices polymères constitutives des matériaux composites à base de fibres de carbone afin de pouvoir recycler les fibres mais aussi valoriser les molécules issues de la dépolymérisation de la matrice. Pour cela il sera nécessaire d'analyser précisément les composés obtenus et de déterminer les mécanismes réactionnels de cette dépolymérisation qui conduisent à leur formation. Afin de garantir la recyclabilité des fibres de carbone, les propriétés mécaniques des fibres après traitement devront être caractérisées ainsi que leur état de surface. Ce travail pourra aboutir à une première évaluation technico-économique du procédé développé.

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Algorithmes de gestion optimale de batterie pour les systèmes à architecture à cellules commutées

Département Systèmes

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Diplome d'ingénieur ou Master 2 en électronique, électrotechnique, automatisme et/ou traitement du signal

01-10-2018

SL-DRT-18-0663

vincent.heiries@cea.fr

Bien qu'ayant profité de progrès majeurs au cours des dernières années, les batteries souffrent toujours de certaines limitations, notamment en terme de densité d'énergie, de durée de vie et parfois de sécurité. Dans ce contexte, l'architecture brevetée de batterie à cellule commutés proposée et développé dans le laboratoire L2EP représente une innovation majeure dans ce domaine et permet d'aller au-delà de certaines de ces limitations. Aujourd'hui, les batteries sont, pour l'essentielle, constituées d'une mise en série de cellules traversées par le même courant. Ces systèmes sont alors limités par la plus faible des cellules mises en série. Un des avantages de l'architecture à cellules commutées mise au point est de pouvoir exploiter de manière différenciée chaque cellule et ainsi de tirer le meilleur partie de chacune d'elle. Un premier objectif de la thèse est justement de proposer un algorithme permettant d'exploiter au mieux l'énergie de l'ensemble des cellules de la batterie afin d'augmenter l'autonomie du système tout en maximisant sa durée de vie. Un second objectif de cette thèse est l'élaboration d'algorithmes d'estimation innovants des indicateurs SoX (SoC : State of Charge ; SoH : State of Health, SoE : State of Energie) des accumulateurs en s'appuyant sur une utilisation optimale des potentialités nouvelles offertes par l'architecture à cellules commutées. En particulier, l'estimation de la capacité cellule pourrait être grandement améliorée par une charge-décharge maitrisée de certaines cellules de manière individuelle. Les algorithmes d'estimation de SOx de type observateurs bayésiens et d'apprentissage statistique bénéficieront pleinement de ces fonctionnalités et pourraient afficher des performances inégalées.

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Estimation précise et robuste de l'état de vieillissement de piles PEMFC par observateurs bayésiens dans le cadre d'une approche basée modèle

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

Laboratoire Electronique avancée, Energie et Puissance

ingénieur générale en analyse de sytème, en automatique, en traitement du signal

01-10-2018

SL-DRT-18-0665

vincent.heiries@cea.fr

Le PHM (Prognostics and Health Management) représente une réelle opportunité en vue d'une amélioration des performances des piles à combustibles et d'une augmentation de leur durée de vie. Ce champs d'étude a récemment beaucoup gagné en intérêt. Le but principal est d'utiliser de manière optimale les données mesurées par l'ensemble des capteurs disponibles afin d'évaluer les indicateurs caractéristiques du vieillissement et éventuellement modifier l'opération de la pile afin d'optimiser sa durée de vie. La thèse proposée se place dans le cadre d'une approche basée modèle et s'appuiera sur l'expertise en modélisation des piles à combustible développées au laboratoire de modélisation LMP. Un estimateur ?en-ligne' de l'état de vieillissement de la pile sera développé. L'observateur envisagé présente la caractéristique de combiner un modèle d'état dérivé à partir du modèle pile MEPHYSTO, avec les différentes données capteurs disponibles (tension, courant, pression, température). Il permet d'opérer de manière conjointe une estimation des variables d'état, et en particulier l'état de vieillissement, ainsi que la mise à jour des paramètres du modèle. Etant donné la nature des variables d'état à estimer, on se dirigera vers des observateurs sophistiqués adaptés aux problèmes non-linéaires et non-gaussiens permettant d'obtenir une solution approchant l'estimé Bayésien optimal.

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Définition et validation d'un procédé de métallurgie des poudres innovant pour l'obtention de matériaux à hautes performances

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Conception et Assemblages

Master II en Sciences et Génie des Matériaux

01-10-2018

SL-DRT-18-0682

emmanuel.rigal@cea.fr

La thèse porte sur l'étude, la modélisation et la simulation d'une étape clé d'un procédé de fabrication de composants à partir de poudres métalliques atomisées au gaz, la Compression Isostatique à Chaud. Cette étape, le dégazage de la poudre, permet de diminuer la teneur en oxygène du matériau après densification. Cela améliore ses propriétés mécaniques et permet d'atteindre voire de dépasser les propriétés des matériaux forgés. Le procédé présente des avantages supplémentaires : économie de matière, obtention de matériau homogène, isotrope et à bonne aptitude au contrôle non destructif. Ainsi, une maîtrise du dégazage contribuera à l'acceptation du procédé dans les industries utilisant des composants élaborés selon des règles et codes, tels que les composants pour le nucléaire ou les appareils à pression. La thèse comportera les grandes phases suivantes : étude de la poudre initiale (un acier X2CrNiMo17-12-2(N2)), étude de son dégazage par analyse thermogravimétrique couplée à la spectrométrie de masse et par simulation thermodynamique, établissement d'un modèle d'écoulement des gaz en milieu poreux anisotherme et tenant compte des termes sources et puits, validation expérimentale et étude des propriétés des matériaux obtenus. La thèse se déroulera à Grenoble au sein d'un laboratoire du CEA-Liten reconnu dans le domaine de la CIC depuis de nombreuses années. Elle bénéficiera des études récentes au laboratoire sur le sujet et d'un environnement favorable en caractérisation.

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Accumulateurs au plomb bipolaires avec des collecteurs de courant laminé

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Stockage Electrique

Ingénieur / Master2

01-10-2018

SL-DRT-18-0684

nicolas.guillet@cea.fr

Nouvelles batteries à architecture bipolaire : Le projet de thèse vise au développement de batteries au plomb bipolaires de haute densité d'énergie de la puissance avec une longue durée de vie et un faible coût. La construction bipolaire des batteries permet un fonctionnement amélioré à des puissances élevées de charge et de décharge typiques pour les systèmes de stockage d'énergie utilisés dans certaines applications de type «smart-grid » et « véhicules hybrides ». Pour atteindre ces objectifs nous envisageons le développement de collecteurs de courant innovants composés de feuilles de titane et de plomb. Une partie de la thèse est axée sur l'optimisation de ces structures composites laminées et leur encapsulation dans des cadres plastiques imprimée en 3D. Ces éléments seront utilisés pour développer et tester des batteries plomb-acide bipolaires à l'échelle du laboratoire avec différents compositions et rapports entre matériaux actifs positifs et négatifs. Ces prototypes seront étudiées à différentes étapes de leur vieillissement en utilisant une variété de méthodes de caractérisation physique, physico-chimique et électrochimique afin d'estimer modes de défaillances possible et de définir des stratégies de fabrication et de gestion permettant de les éviter.

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Mémoire à changement de phase pour les applications de mémoire de classe de stockage à haute densité

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

M2 ou ingénieur en micro nano-electronique

01-10-2018

SL-DRT-18-0691

gabriele.navarro@cea.fr

Le besoin d'une infrastructure de stockage de données permettant le traitement de Big Data, nécessite aujourd'hui des dispositifs de mémoire avec des performances améliorées. L'objectif de ce doctorat est le développement de dispositifs innovants de mémoire à changement de phase (PCM) pour cibler les applications de mémoire de classe de stockage (SCM) qui nécessitent une vitesse de programmation et une endurance supérieures. Pour atteindre cet objectif, le développement des matériaux à changement de phase devient fondamental, en particulier avec l'exploration de nouveaux alliages capables d'une vitesse de cristallisation plus élevée et d'une majeure stabilité. Le candidat contribuera aux tâches suivantes: développement et caractérisation électrique des PCMs basés sur des matériaux innovants, également co-intégrés avec des nouveaux sélecteurs BackEnd développés au LETI, de l'analyse du dispositif unitaire aux statistiques sur matrices de mémoire; caractérisation physico-chimique des différents alliages par des mesures de résistivité, DRX, FTIR, TEM etc .; simulations multi-physiques pour corréler les performances du dispositif avec les propriétés du matériau. En outre, l'étudiant contribuera à des projets industriels, et interagira avec des experts au niveau international dans le domaine des matériaux à changement de phase.

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Nouvelles solutions radio de réveil pour intéragir avec l'internet des Objets dans les systèmes cyber-physiques

Département Systèmes

Laboratoire Communication des Objets Intelligents

Ecole d'ingénieur/ Master2

01-09-2018

SL-DRT-18-0693

mickael.maman@cea.fr

Avec le déploiement massif de capteurs, le défi majeur est d'avoir une longue durée de vie du réseau et une forte réactivité. De nombreuses technologies sont en concurrence pour des communications Uplink (UL) basse consommation(par exemple LoRa, Sigfox, Bluetooth LE, Thread, Zigbee, WiFi) mais une communication Downlink (DL) ultra-basse consommation est manquante. Or, aujourd'hui, il est nécessaire de pouvoir interagir avec les dispositifs IoT (par exemple pour commander un objet dans les systèmes cyber-physiques ou pour interagir avec l'environnement réel dans la réalité augmentée). De nombreux efforts ont été consacrés à la conception de protocoles efficaces énergétiquement et plus particulièrement au niveau de l'accès MAC. La couche MAC a un rôle important dans l'efficacité énergétique des communications car elle contrôle la radio. Certaines technologies comme Sigfox ou LoRa propose d'ouvrir une fenêtre d'écoute pour les communications DL après chaque communication UL mais cela n'est pas adapté aux applications contraintes en latence. D'autres solutions MAC écoutent périodiquement à une fréquence dépendante de la latence maximale mais la rareté des communications DL implique une sur-écoute et une surconsommation énergétique. Une autre approche consiste à utiliser des récepteurs de réveil à très faible consommation (WRX), ce qui peut réduire considérablement la consommation d'énergie globale du système. Cette approche dégrade les performances de la radio pour réduire sa consommation énergétique. L'appareil peut donc écouter en continu un signal de réveil dans le canal. Les inconvénients de ces solutions sont leur faible maturité (preuve de concept) et leur très faible sensibilité. Durant cette thèse, nous proposons une approche cross-layer RF-PHY-MAC. Notre objectif est de trouver un compromis entre la consommation énergétique, la latence et les performances (portée). Les caractéristiques à considérer seront la puissance consommée de la RF, la latence de réveil, la robustesse aux interférences et aux faux réveils, la sensibilité et la portée, le débit, le cout et la taille ainsi que la régulation.

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Démélange spectral et classification en imagerie hyperspectrale de rayons X

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Détecteurs

Diplôme d'ingénieur ou Master Recherche en Traitement du Signal

01-10-2018

SL-DRT-18-0731

caroline.paulus@cea.fr

Dans le cadre de ses développements en imagerie par Rayons X (RX), le LETI étudie l'apport de nouveaux détecteurs RX hyperspectraux à base de CdTe combinés à des méthodes de traitement avancées. Les principales applications sont l'imagerie médicale, l'instrumentation scientifique et le contrôle pour la sécurité. Le laboratoire d'accueil travaille en particulier sur des systèmes de rayons X de détection des explosifs dans les bagages pour le contrôle aérien. Les méthodes de traitement actuelles permettant de discriminer les matériaux analysés sont dérivées des techniques utilisées avec des détecteurs à deux canaux d'énergie. L'objectif de la thèse est de concevoir des algorithmes de traitement avancés de démélange et de classification prenant en compte l'ensemble de l'information spectrale fournie par les détecteurs afin d'améliorer les performances des systèmes en termes de taux de fausses alarmes et de taux de bonnes détections. Le challenge est de démontrer que ces détecteurs et leurs traitements associés permettent d'atteindre les performances requises par les autorités de certification des équipements. Les méthodes proposées pourront s'inspirer des techniques de démélange spectrale et de classification largement développées dans le contexte de l'imagerie hyperspectrale pour l'observation de la terre. Le candidat devra être spécialisé en traitement du signal et montrer de l'intérêt pour la physique et l'instrumentation.

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Microspectroscopie Raman et marquage isotopique pour la caractérisation du stress antibiotique sur cellule unique

Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (LETI)

Laboratoire Imagerie et Systèmes d'Acquisition

Diplôme d'ingénieur et/ou Master dans un des domaines : traitement de l'information, biophysique, optique

01-10-2018

SL-DRT-18-0738

veronique.rebuffel@cea.fr

Le test d'antibiogramme est au c?ur de la rationalisation des thérapies antibiotiques. De nouvelles techniques plus rapides d'antibiogramme (réponse en moins de 2h) auront un impact décisif dans la lutte contre l'extension des multirésistances chez les bactéries pathogènes. Les méthodes actuelles, basées sur la capacité d'une molécule à inhiber ou non la croissance du pathogène, ne peuvent pas satisfaire à ces impératifs de rapidité, à cause du temps de latence préalable à toute culture. La microspectroscopie Raman permet de répondre à ce besoin, avec une approche autorisant la caractérisation de cellules uniques. Une culture chronophage préalable au test proprement dit ne serait donc plus requise. En outre, la sensibilité à l'antibiotique serait déterminée par évaluation de la baisse de métabolisme, un critère de sensibilité bien plus précoce que l'inhibition de croissance. L'objectif de la thèse est d'explorer une méthode inédite de marquage pour mesurer, grâce à la microspectroscopie Raman, le métabolisme à l'échelle de la bactérie unique. Les travaux mettront en ?uvre des dispositifs optiques existants, ainsi que des techniques de microbiologie clinique. Le candidat doit être titulaire d'un diplôme d'ingénieur et/ou Master en traitement du signal ou des données, éventuellement instrumentation, avec des connaissances en biophysique ou optique. Un fort intérêt pour la microbiologie est nécessaire.

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Antennes capteurs autonomes à transposition de fréquence

Département Systèmes

Laboratoire Antennes, Propagation, Couplage Inductif

Master 2 ou diplome d'ingénieur

01-09-2018

SL-DRT-18-0742

camille.jouvaud@cea.fr

Le projet de thèse s'inscrit dans la thématique du développement de futurs systèmes d'information et d'interrogation sans fil. Avec l'arrivée de la 5G et d'un monde toujours plus connecté, le besoin en information en temps réel est intensifié. Le développement de capteurs interrogeables à distance, non branchés et ne consommant pas (ou le moins possible) est nécessaire. Parmi les technologies de capteurs existants, les capteurs à transduction électromagnétique présentent un intérêt fort par le coté passif. Ces capteurs, qui sont lus à distance par une antenne interrogatrice utilisent les variations de propriétés électromagnétiques d'une antenne pour mesurer un phénomène physique. Le développement des propriétés de ces capteurs et de leur fonction de communication ainsi que leur miniaturisation constituent un enjeu majeur pour leur généralisation dans nos environnements professionnels ou privés. De plus, les contraintes imposées par les milieux dans lesquels seront implémentés les capteurs et donc au travers desquels seront transférées les données posent des problématiques en termes de détectabilité et fiabilité. Ce sujet de thèse propose de contribuer à la problématique de la miniaturisation des antennes-capteurs et de la sensibilité vis-à-vis du canal de propagation, au travers de l'étude des propriétés des antennes miniatures elles-mêmes ainsi que des méthodes d'interrogation de ces antennes.

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Sécurisation de l'implémentation des mécanismes de chiffrements par flot

Département Systèmes

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

Master 2 en Mathématiques et/ou sécurité de l'information

01-10-2018

SL-DRT-18-0762

mathieu.desnoes@cea.fr

Les attaques récentes sur les processeurs (Meltdown [1] et Spectre [2]) ont mis en évidence la vulnérabilités des composants électroniques grands publics. Cela vaut pour les processeurs des ordinateurs ou téléphones portables, mais aussi pour les petits processeurs embarqués dans les objets connectés (IoT). Il est nécessaire de sécuriser ces circuits, tout en tenant compte de leurs contraintes spécifiques (petite empreinte matérielle et basses consommation). Il apparait en particulier nécessaire de sécuriser les transactions intra-chip pour garantir la confidentialité et l'intégrité des communications entre un CPU et ses périphériques (eg. FLASH, DMA, SRAM?.). Les mécanismes de chiffrement par flot [3] sont bien adaptés pour répondre à ces défis car leur implémentation nécessite peu de ressources matérielles [4]. Cependant, la sécurité du système est alors reportée celle du mécanisme de chiffrement. L'objet de cette thèse est donc de proposer des implémentations robustes aux attaques par canaux auxiliaires (side channel) et aux injections de fautes. Le candidat devra proposer et implémenter des contre-mesures tenant compte de la forte contrainte de taille, de performances et de consommation. L'implémentation sécurisée sera évaluée sur des bancs de caractérisation. Les axes de recherche à investiguer sont les suivants: Choix des mécanismes les mieux adaptés pour assurer les fonctions de sécurité (confidentialité, authentification et intégrité) et une intégration « triviale » dans un processeur ou SoC. Attaques par canaux auxiliaires: identifier les opérations donnant lieu à une fuite d'information (eg. T-test, information mutuelle) et proposer des contremesures (eg. masquage, jitter, insertion de délais aléatoires) offrant le meilleur compromis robustesse/complexité matérielle. Injections de fautes: détecter une modification de l'état interne du chiffreur. [1] https://meltdownattack.com/meltdown.pdf [2] https://spectreattack.com/spectre.pdf [3] http://www.ecrypt.eu.org/stream/ [4] https://www.cryptolux.org/index.php/Lightweight_Cryptography

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Détachement de films sous contrainte : étude et applications

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Intégration et Transfert de Film

Master 2

01-09-2018

SL-DRT-18-0770

lucie.levan-jodin@cea.fr

La thèse se déroule au sein du LETI/DCOS/SCPE/LIFT, un laboratoire spécialisé dans le détachement de couches et le collage pour des applications de la microélectronique. Une nouvelle voie pour le détachement des films est à l'étude au laboratoire : le détachement sous contrainte (spalling). C'est une technologie bas coût qui permet le détachement de films minces monocristallins ou de composants électroniques. Ce phénomène est simplement basé sur l'application d'une couche contrainte en surface du substrat à partir duquel le film sera détaché. Les récents progrès effectués ont montré le potentiel de cette méthode notamment pour des applications photovoltaïques mais aussi photonique, piezzo? La thèse est structurée autour de deux axes. Le premier axe consiste à étudier et modéliser la rupture à partir de substrats disponibles commercialement (Si, Ge, GaN?) en combinant résultats expérimentaux et simulation par éléments finis. Le deuxième axe porte sur l'intégration de ce procédé de détachement dans la fabrication et le report de composants fonctionnels en collaborant avec d'autres laboratoires du CEA et d'autres doctorants.

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Développement de procédés d'enrichissement spectral de structures pour la fabrication de masters bas coût pour le procédé de nanoimpression compatibles grande échelle

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

Master 2 (diplome école ingénieur apprécié mais non obligatoire) physique ou matériaux ou nanoscience

01-10-2018

SL-DRT-18-0772

hubert.teyssedre@cea.fr

La Nano Impression, basée sur l'utilisation d'un tampon ou moule, permet de transférer sur une surface ou dans l'épaisseur d'un matériau organique un motif 2D ou avantageusement 3D (discret ou analogique). Une des étapes essentielles de cette technologie est la conception et la fabrication du master destiné à coder les informations à imprimer. Lorsque les surfaces à imprimer deviennent équivalentes à la taille d'un substrat de silicium standards en microélectronique (300 mm de diamètre) et que les dimensions des motifs sont très largement inférieures à 100 nm la fabrication de tels masters reste à ce jour un réel défis. Dans le cadre de cette thèse nous proposons de mettre en ?uvre une solution innovante de fabrication de ce type de masters. Une première mise en ?uvre de la solution proposée par le laboratoire (ne nécessitant pas d'outils de lithographie onéreux) a démontré la faisabilité de cette approche. L'objectif de la thèse sera d'optimiser cette nouvelle technique tout en s'attachant à identifier les limites de cette approche.

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Amélioration des performances des nano-jauges en silicium pour des capteurs MEMS

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Caractérisation et Fiabilité des Composants

Ecole d'ingénieur en microelectronique-microtechnologie-instrumentation

01-10-2018

SL-DRT-18-0781

antoine.nowodzinski@cea.fr

La piézorésistivité des nanojauges en silicium est à la base de nombreux capteurs MEMS du CEA-Léti : accéléromètres, capteurs de pression, capteurs et analyses de gaz, ? et les performances de ces capteurs sont directement conditionnées par les performances des nanojauges. Dans le cadre de cette thèse, l'étudiant aura pour mission de mener un travail de recherche afin d'optimiser les performances des nanojauges en fonction des principaux paramètres en relation avec leur fabrication: substrats SOI, dopage, méthode d'implantation, géométrie, libération (permettant de mettre la nanojauge en suspension) et passivations après libération? En particulier, le doctorant étudiera le bruit basses fréquences des nanojauges réalisées sur substrats SOI : il caractérisera diverses variantes de nanojauges, cherchera à comprendre les mécanismes à l'origine du bruit basses fréquences dans les nanojauges et fera les simulations nécessaires pour conforter les hypothèses expliquant les fluctuations électriques des nanojauges. La contrainte mécanique maximale acceptable par les nanojauges et la zone de linéarité de leur piézorésistivité seront aussi à étudier, et une étude thermique devra être conduite pour déterminer le courant maximal utilisable pour la mesure piézorésistive. Ces études devront permettre, en fin de thèse, de proposer de nouvelles nanojauges plus performantes, ainsi que leur procédé de fabrication. L'intégration de ce procédé sera étudiée pour permettre la réalisation d'un capteur complet basé sur cette transduction piézorésistive optimisée.

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Accès multiple non orthogonal pour des communications efficaces de l'internet des objets

Département Systèmes

Laboratoire Communication des Objets Intelligents

Bac+5 télécoms

01-10-2018

SL-DRT-18-0786

francois.dehmas@cea.fr

Le nombre de communications de type Machine-to-machine (internet des objets ou IoT) est amené à littéralement exploser engendrant un certain nombre de nouveaux problèmes et contraintes en fonction des applications adressées (accès au réseau/ressource spectrale, efficacité énergétique, portée, etc.). Pour répondre à ces contraintes des communications numériques de l'IoT, différentes solutions ont d'ores et déjà été développées : - Systèmes de communications courtes portées (Bluetooth and ZigBee) - Technologies cellulaires (2G, 3G et 4G) - Wifi et IEEE 802.15.4 WAN - Systèmes de communication de type LPWA (Low Power Wide Aera) : Sigfox, LORA, etc. Ces dernières répondent généralement à des scénarios spécifiques (basse consommation, bas débit/longue portée, cellulaire, haut débit/très courte portée) et des évolutions au niveau standardisation sont encore requises. Ainsi, la 5G et plus spécifiquement le « massive machine type communication » (mMTC) devra absorber un accès massif avec une densité importante de terminaux. Ce nouveau standard, nommé New Radio massive machine type communication (NR-mMTC), est planifié à partir de la 3GPP R16 (fin 2018). Les communications de l'IoT sont généralement sporadiques, peu « ordonnancées » et les paquets transmis de petite taille. Pour conserver l'efficacité de la communication, le ratio de donnée dédié à la signalisation doit alors être contenu engendrant certaines limitations sur le processus de synchronisation. Une des approches identifiée pour l'accès massif de ce type de communication est le Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) qui est une technique d'accès multiple par utilisation des mêmes ressources (temps / fréquence / code). Différents schémas ont d'ores et déjà été considérés: MUSA (Multi-User Shared Access), RSMA (ressource Spread Multiple Access), SCMA (Sparse Code Multiple Access), PDMA (Pattern Division Multiple Access), etc? permettant d'atteindre une densité de l'ordre du million de devices/km2. Cependant, ces techniques ne permettent pas encore d'atteindre les performances ciblées dans les scénarios de l'IoT. L'objet de la thèse sera alors d'évaluer les nouvelles formes d'onde et de proposer des mécanismes adaptés aux contraintes liées à la « synchronisation » afin de supporter des modes d'accès répondant à cette problématique. Ces nouveaux mécanismes serviront ensuite à proposer de nouveaux modes d'accès de basse consommation adaptés aux densités des futures applications de l'IoT. Ainsi, les objectifs de la thèse peuvent se décliner en 3 points : - Proposer de nouveaux modes d'accès non orthogonaux tenant compte des contraintes de l'IoT: Basse consommation, haute densité (surcharge multi-utilisateurs élevée), scalabilité importante des applications du « massive IoT » et faible complexité. - Evaluer et proposer de nouvelles formes d'onde pour la 5G NR-NB-IoT avec les propriétés suivantes : énergétiquement efficace, présentant une bonne portée, bon niveau de flexibilité, robuste aux collisions, etc ... Les modes d'accès NOMA associés seront alors évalués. - Proposer des mécanismes de synchronisation (synchronisation temporelle, fréquentielle, estimation de canal, etc.) adaptés au NOMA c'est-à-dire lorsque le ratio dédié à la signalisation est faible et avec une forte contrainte sur la consommation énergétique.

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Décodage amélioré de l'activité neuronale acquis au niveau du cortex sensori-moteur (ECoG) pour une application clinique d'interface cerveau machine

Clinatec (LETI)

Clinatec (LETI)

MSc or equivalent in signal processing, computer science, applied mathematics

01-09-2018

SL-DRT-18-0796

thomas.costecalde@cea.fr

La thèse s'intègrera dans le projet interdisciplinaire ?Brain Computer Interface? (BCI) au CEA/LETI/CLINATEC® (Grenoble, France). Le système BCI à CLINATEC® repose sur la mesure et l'analyse de l'activité neuronale issue des cortex sensitif et moteur. Un dispositif chronique entièrement implantable WIMAGINE® permet d'enregistrer l'activité électrique neuronale extradurale (ElectroCorticogramme, ECoG). Après traitement des signaux, des commandes sont envoyées vers un effecteur complexe. Un protocole clinique est en cours. Les algorithmes développés à CLINATEC® ont pour but de décoder des modèles neuronaux émergents dans le cortex sensorimoteur et liés aux mouvements des différents membres. Une réponse d'erreur a été reportée comme étant détectée dans le cortex sensorimoteur à la fois dans les BCIs intracraniaux et intracorticaux. La mission du doctorant sera d'explorer la possibilité d'un décodage amélioré des erreurs ou d'autres réponses neuronales dans le cortex sensorimoteur en utilisant l'implant extradural WIMAGINE®, ainsi que l'implémentation en temps réel du décodeur amélioré et les tests de performance dans le système BCI closed-loop dans le contexte d'un essai clinique.

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CIPV: Car-Integrated-PhotoVoltaics. Développement de modules photovoltaïques spécifiques pour intégration sur les véhicules

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques silicium

Master recherche ou ingénieur

01-10-2018

SL-DRT-18-0797

julien.gaume@cea.fr

Les technologies photovoltaïques connaissent un essor industriel considérable avec une production très largement dominée par les modules à base de silicium cristallin (plus de 90% de part de marché), rigides et plans, destinés à des applications résidentielles ou fermes solaires. Dans le cas d'applications spécifiques où l'intégration et le poids sont des éléments prépondérants, des modules fins (typiquement 2mm) et flexibles ont été développés. En parallèle, le marché des véhicules autonomes et hybrides a connu un essor important ces dernières années. Malgré cet essor, peu de solutions intégrant des panneaux photovoltaïques sur ces véhicules autonomes ou hybrides ont pour l'instant été proposées. Le Laboratoire des Modules Photovoltaïques silicium du CEA-Liten situé à l'INES a acquis depuis plusieurs années un savoir-faire dans le développement des modules photovoltaïques innovants pour des applications spécifiques. Dans le cadre de cette thèse, ce savoir-faire sera appliqué au développement de modules PV spécifiquement dédiés à l'application véhicules autonomes ou hybrides. Les objectifs de la thèse seront les suivants : - Établir un état de l'art sur l'application du solaire photovoltaïque (PV) comme source d'énergie directe pour des véhicules électriques. - Identifier les verrous technologiques et des pistes techniques pour les résoudre. - Estimer/modéliser la récolte énergétique des différentes surfaces et l'effet sur l'autonomie de la voiture, selon plusieurs scénarios. - Dimensionner, réaliser et caractériser des prototypes de modules photovoltaïques innovants en environnement indoor grâce à l'ensemble des équipements disponibles sur la plate-forme Modules PV de l'INES, puis les intégrer sur un véhicule électrique de démonstration. - étudier l'interaction système PV & batterie pour optimiser au mieux la recharge électrique.

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Localisation participative d'objets connectés par méthodes d'apprentissage profond

Département Systèmes

Laboratoire Communication des Objets Intelligents

Master 2 Recherche et/ou Ingénieur (Bac+5) en Traitement du signal, Mathématiques appliquées, voire Télécoms

01-10-2018

SL-DRT-18-0806

benoit.denis@cea.fr

Les méthodes conventionnelles de localisation reposant sur des standards de communication sans-fil à faible coût et à faible complexité (ex. Long Range - IoT de type Lora ou Sigfox, WiFi/BT-LE) donnent lieu à des erreurs de positionnement encore beaucoup trop conséquentes (respectivement, 500m à 1km en outdoor et 5m à 10m en indoor) au regard des nouveaux besoins applicatifs exprimés, que ce soit pour le géo-référencement de mesures issues de n?uds-capteurs IoT mobiles ou encore pour la navigation à base de smartphones à l'intérieur des bâtiments publics ou tertiaires? Dans le cadre de cette thèse, on se propose donc d'exploiter l'intelligence artificielle d'une part (typiquement, des méthodes d'apprentissage), ainsi que des techniques avancées de gestion/représentation des données spatialisées d'autre part, afin d'améliorer ces performances de localisation, tout en relâchant les spécifications au niveau technologique (en particulier, pour le système de transmission sans-fil). En particulier, il s'agit d'apprendre (c.-à-d., spatialement et temporellement) puis de fusionner des cartes multi-paramètres, tirant profit non seulement de métriques radio réputées mal adaptées à la localisation (ex. puissance reçue, taux d'erreur paquets...) et « remontées » de manière participative par différents dispositifs mobiles, mais aussi d'autres modalités disponibles en fonction du contexte applicatif (ex. carte routière/plan du bâtiment, mesure de paramètres physiques tels que l'ambiance sonore, centrale inertielle embarquée, etc...).

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Contrôle non destructif par Courants de Foucault de pièces métalliques obtenues par Fabrication Additive

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Instrumentation et Capteurs

Formation instrumentation, génie électrique ou physiques appliquée (master ou école d'ingénieur)

01-09-2018

SL-DRT-18-0833

natalia.sergeeva-chollet@cea.fr

Le CEA-LIST développe des méthodes de contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault (CF) pour différents secteurs industriels tels que l'aéronautique, le pétrole et le nucléaire. Dans ces domaines industriels, la fabrication additive métallique connaît un essor important mais se trouve souvent limitée par le manque de solutions de contrôle des pièces produites attestant de leur intégrité. Notamment pour faire avancer les recherches dans ce secteur, un « Additive Factory Hub », localisé au CEA de Saclay, a été créé et inauguré en fin d'année 2017. Les méthodes actuelles de monitoring et de contrôle des pièces produites se contentent d'un examen par caméra de la surface de la pièce en cours de fabrication ou de sonder l'atmosphère de la chambre de fabrication. L'objet du sujet de thèse proposé est de mettre en ?uvre une inspection surfacique et sub-surfacique par courants de Foucault des pièces de fabrication additive. Le doctorant contribuera à l'amélioration du contrôle des pièces. Il s'investira notamment dans l'optimisation de capteurs à Courants de Foucault et des fréquences de travail associées, afin d'augmenter la sensibilité aux défauts recherchés tels que des manques de fusion superficiels ou sub-surfaciques et des porosités locales. Ces optimisations seront menées par simulation en se basant sur la plateforme de simulation CIVA développé dans le département (http://www-civa.cea.fr). Il procèdera à l'évaluation expérimentale des capteurs conçus. Des algorithmes de traitement des images feront également l'objet de développements notamment pour minimiser l'effet du bruit lié à l'état de surface des pièces réalisées. Pour mener à bien ce travail de thèse, des connaissances en électromagnétisme, en instrumentation et en électronique sont souhaitées.

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Epitaxie quasi-Vand Der Waals de CdTe sur matériaux 2D

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Matériaux pour la photonique

MASTER Physique

01-10-2018

SL-DRT-18-0843

philippe.ballet@cea.fr

Les matériaux 2D font l'objet d'une intense activité de recherche de fait de leurs propriétés physiques exceptionnelles liées à leur structure de bande particulière, elle-même héritée de leur arrangement cristallin particulier. En effet, ces matériaux présentent des liaisons fortes dans le plan des couches uniquement, et une interaction faible de type van der Waals hors du plan, d'où leur dénomination 2D qui désigne un matériau organisé en feuillets bidimensionnels. L'épitaxie de matériaux 2D sur des semiconducteurs traditionnels 3D peut donc en principe avoir lieu sans contrainte d'accord de paramètres de mailles entre les deux matériaux. L'inverse est également vrai lorsque l'on considère la croissance d'un matériau 3D sur un 2D. Le travail de recherche proposé dans cette thèse consiste justement à étudier ces nouveaux systèmes épitaxiés 2D/3D en proposant d'élaborer sur la base de ces cristaux 2D des couches « strain-free » de CdTe ou HgCdTe qui sont des matériaux à fortes applications dans les domaines photovoltaique solaire et détection infrarouge. La technique de croissance privilégiée est l'épitaxie par jets moléculaires, au CEA/INAC pour le 2D et au CEA/Leti pour le matériau 3D, car elle permet le meilleur contrôle de l'interface entre ces matériaux. Les épitaxies 3D(CdTe)/2D et 2D/3D(HgCdTe) seront dans un premier temps étudiées indépendamment avec pour objectif de réaliser in fine un empilement 3D(CdTe)/2D/3D(HgCdTe) dans lequel le 3D(CdTe) sera utilisé pour induire, à travers le matériau 2D, la nucléation du HgCdTe selon la bonne structure/orientation cristalline. L'interposition d'un cristal 2D offre ainsi la possibilité d'envisager de nouvelles hétérostructures. En outre, elle permet également la possibilité de transférer la couche sur des substrats divers (Si, GaAs?); solution est très avantageuse pour l'intégration et le design de nouveaux dispositifs optoélectroniques. Le cadre de l'étude est également enrichit par la proximité immédiate des équipes de la plateforme nano-caractérisation (PFNC) où des équipements de dernière génération sont à disposition pour révéler la nature chimique et la structure cristallographique des empilements réalisés.

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Quantum bits extensibles en technologie CMOS

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

M.S. en micro/nanoélectronique ou nanosciences

01-09-2018

SL-DRT-18-0855

louis.hutin@cea.fr

Lors des premières décennies du siècle précédent s'est déroulée une révolution en sciences physiques due à l'avènement de la mécanique quantique. Désormais, cent ans plus tard, la mécanique quantique est sur le point de déclencher nouvelle révolution technologique avec l'exploitation de la complexité inhérente aux systèmes quantiques. La brique de base de l'information quantique, le qubit, peut se matérialiser sous de nombreuses formes. Cependant, s'agissant de la problématique essentielle de l'intégration à large échelle, la liste des choix adéquats est plus restreinte. Parmi les candidats à l'état solide, les qubits basés sur des éléments supraconducteurs sont à ce jour parvenus au degré de maturité le plus avancé. Une approche alternative existe, fondée sur des éléments semiconducteurs, où l'information quantique est encodée dans le degré de liberté du spin, tel que le moment magnétique d'un électron ou celui d'un noyau. Bien que le développement des qubits de spin ait accusé jusqu'à présent un certain retard, de récents progrès expérimentaux ont déclenché un regain d'intérêt, avec notamment la démonstration de temps de cohérence exceptionnellement longs (de l'ordre de 1ms à 0.5s) dans du silicium isotopiquement purifié. En plus des temps de cohérence, les qubits de spin dans le silicium bénéficient d'autres avantages potentiels. Le premier est la taille: un qubit de spin et son dispositif de lecture peuvent confortablement rentrer dans une surface d'un micron carré. Le deuxième avantage réside dans sa compatibilité inhérente avec les technologies silicium. Le contrôle exceptionnel des procédés de fabrication des dispositifs en silicium est un atout majeur pour l'intégration de qubits à grande échelle. De plus, les qubits ainsi obtenus peuvent être co-intégrés de façon immédiate avec la circuiterie de contrôle CMOS qui génère et route les signaux de manipulation et de lecture. En raison des avantages sus-cités, les qubits de spin silicium représentent une des voies les plus attrayantes vers l'ordinateur quantique. L'objectif principal de cette thèse est la réalisation de nanocircuits quantiques au niveau du spin d'électron unique et en technologie CMOS silicium. Le projet de recherche portera dans un premier temps sur l'optimisation d'un dispositif élémentaire dans sa forme la plus simple et extensible, afin d'établir la fondation d'une intégration à grande échelle. Nous étudierons ensuite différentes stratégies et géométries pour l'intégration de ces qubits.

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Optimisation de lois de gestion de véhicules hybrides à pile à combustible par stratégies d'optimisation combinatoire avec intégration de modèles multi-physiques de performance et dégradations

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

Laboratoire Modélisation multi-échelle et suivi Performance

Ingénieur en Automatique, Electrique ou Mecanique

01-10-2018

SL-DRT-18-0856

ramon.naiff-dafonseca@cea.fr

L'architecture hybride demande une gestion des éléments de façon à améliorer certaines caractéristiques en comparaison à des solutions conventionnelles. La gestion de la répartition de puissance entre les éléments permet d'augmenter les performances du système en minimisant la consommation de combustible utilisée et/ou la durabilité du système, tout en respectant la demande et les différentes contraintes technologiques et d'opération. Plusieurs techniques de synthèse de la loi de gestion ont été déjà exploitées avec des résultats importants, mais aussi avec des limitations d'application. La proposition de ce sujet de thèse vise à traiter les problématiques indiqués avec une méthodologie qui permet de résoudre de façon optimale un problème avec plusieurs sources (batterie, pile à combustible, super capacités, etc.), critères (consommation, durabilité, coût, etc.) et dimensions (temps, SOC, tension, température, etc.), en gardant un temps de calcul adapté à l'application (dimensionnement, embarquée, etc.). Les méthodes d'optimisation combinatoire sont à priori envisagées comme options valables grâce à la capacité de résoudre problèmes complexes et non linéaires typiques dans les applications hybrides multi sources et multi dimensions. Dans la littérature, ce type de méthodologie a montré la possibilité d'effectuer l'optimisation globale avec moins d'effort de calcul et moins de mémoire que la programmation dynamique. En plus elle est moins dépendante de la discrétisation du problème. L'objectif principal est de développer une méthodologie d'optimisation en combinant les modèles des systèmes (modèles de performance, commande et dégradation) à des stratégies d'optimisation combinatoire sur une formulation de problème d'optimisation exact.

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Simulation et modélisation de transistors à base de matériaux ferroélectrique pour des applications logique (NCFET) et mémoire

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

Master recherche (Bac +5) ou Ecole d'ingénieur (Bac +5)

01-10-2018

SL-DRT-18-0859

sebastien.martinie@cea.fr

L'idée principale de cette thèse est d'initier une nouvelle activité charnière entre dans le domaine de la modélisation compacte de dispositif analogique (MOSFET) et de mémoire (mémoire résistive RRAM) : une première partie concernera l'étude de l'effet ferroélectrique d'un point de vue dispositif CMOS et sa répercussion sur les caractéristiques électriques des dispositifs; Une seconde partie portera sur la modélisation physique des effets mémoire induit par l'utilisation des mêmes propriétés ferroélectriques. Ce travail innovant sera décliné comme suit : Inclure l'effet ferroélectrique dans une modélisation compacte selon l'approche en potentiel de surface des modèles standard de type bulk d'une part (PSP) et SOI d'autre part (Leti-UTSOI). Une contribution expérimentale viendra compléter et valider le travail de modélisation (LCTE). Mettre en place une stratégie de modélisation adéquate de l'effet mémoire pour, à terme, proposer une solution générique qui sera inclus dans un environnement SPICE. Une dernière partie concernera les évaluations comparatives de la sensibilité aux effets ferroélectrique des filières très amont de type FinFET et Nanofils en se basant sur le développement en cours du modèle Leti-NSP pour les Nanofils empilés. L'étudiant s'appuyera pour cela sur la simulation TCAD

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Micro-concentrateurs pour le spatial

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Photovoltaïque à Concentration

Matériaux-Optique

01-09-2018

SL-DRT-18-0861

philippe.voarino@cea.fr

Les technologies CPV (Concentrator PhotoVoltaics) prennent une part de plus en plus importante dans le panorama des solutions PV existantes. Les modules CPV atteignent des rendements record de 36.7% avec des cellules de 5x5mm². En miniaturisant les systèmes à concentration, il devient également possible de réduire les coûts et d'augmenter les rendements en utilisant les processus de microélectronique développés dans l'industrie des LEDs. Ces systèmes à micro-concentration peuvent aussi trouver des applications spatiales où la réduction de la surface de cellules III-V a un impact direct sur le coût et la robustesse d'un générateur solaire. Le LITEN s'est positionné sur la micro-concentration depuis plusieurs années et continue à développer cette activité. Dans le cadre de la thèse, nous nous proposons d'étudier les différentes solutions d'intégrations Lens on Wafer qui peuvent être appliquées sur des missions spatiales, ainsi que les phénomènes physiques associés. Le comportement des matériaux entre eux devra être pris en compte vis-à-vis des conditions extrêmes d'utilisation. Un micro-concentrateur sera réalisé et testé sous simulateur solaire.

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Techniques d'apprentissage pour l'optimisation conjointe de la communication, du calcul et du stockage dans les réseaux 5G et au-delà

Département Systèmes

Laboratoire Sans fils Haut Débit

Profil Télécom, mathématique appliqué

01-10-2018

SL-DRT-18-0875

Nicola.DIPIETRO@cea.fr

Les communications mobiles du futur seront caractérisées par une disponibilité de connexion omniprésente, des réseaux très denses en termes d'utilisateurs et de points d'accès, une latence ultra faible, une bande très large et une bonne efficacité énergétique. La révolution des réseaux 5G sera rendue possible par des innovations technologiques de pointe, concernant les communications radio en ondes millimétriques, l'architecture bande de base et RF, la virtualisation des ressources, etc. Une solution prometteuse consiste à donner au côté mobile du réseau des capacités calculatoires et de stockage des données. Ce paradigme, appelé Mobile Edge Cloud (MEC), a l'effet de rapprocher sensiblement l'utilisateur aux fonctionnalités typiques du « cloud ». Dans les travaux de thèse proposés, le candidat considérera le MEC avec des points d'accès doués de ressources hardware et software adaptées à la gestion des trois piliers des réseaux modernes : la communication, le calcul et le stockage de données (caching). Le problème de recherche adressera la conception de solutions pour l'allocation conjointe de ces ressources. Le candidat explorera le concept récemment proposé et innovant du « computational caching »: réduire la latence et optimiser les ressources calculatoires en réutilisant les mêmes résultats de calcul pour différents utilisateurs. Le travail se concentrera sur la conception d'algorithmes pour une implémentation proactive et dynamique du « computational-caching » permettant de maximiser l'efficacité de l'allocation des ressources. Des techniques d'apprentissage distribué seront investiguées et proposées.

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Modélisation compacte des transistors à température cryogénique

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

formation en physique du composant semi-conducteur

01-10-2018

SL-DRT-18-0883

thierry.poiroux@cea.fr

Les démonstrations expérimentales récentes sur les Qbit à base de silicium font de l'ordinateur quantique une réalité compatible avec les technologies nanoélectroniques standards. Toutefois, être à même de concevoir des circuits fonctionnels à base de Qbits sous-entend de disposer de l'environnement de design adéquat, et notamment d'un modèle compact reflétant le comportement des transistors à très basse température. Le Leti a développé le modèle compact mais aussi physique ?Leti-UTSOI', qui est utilisé depuis plusieurs années dans des design-kits industriels. Ce modèle ayant été développé pour des applications autour de la température ambiante (typiquement -45° à +125°), de nouveaux développements sont requis pour étendre son caractère prédictif au fonctionnement à très basses températures. Ces développements modèle sont indispensables pour permettre la simulation, la validation et l'optimisation des circuits fonctionnant à température cryogénique et pourront dans un deuxième temps être implémentés d'autres modèles dédiés aux technologies sur silicium massif ou aux architectures FinFET et Nanofils. La disponibilité de ces différents modèles, applicables à très basses températures, permettra entre autres de comparer ces technologies/architectures dans le domaine du CMOS à température cryogénique.

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Modélisation compacte des transistors GaN/Si pour les applications puissance et RF-5G

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

Ingénieur / Master2

01-10-2018

SL-DRT-18-0888

joris.lacord@cea.fr

Le GaN RF est développé depuis plus de 15 ans par les industriels et de nombreux laboratoires de recherche continuent à faire avancer cette technologie. Le Leti souhaite démarrer une activité GaN/Si, notamment pour les applications 5G. Il va se baser sur son expérience des transistors GaN/Si pour l'électronique de puissance. Une première version de modèle compact développé pour les transistors Normally-ON est déjà disponible au Leti (Leti-HSP). Néanmoins, ce « core » modèle (DC) doit être consolidé et renforcé pour justifier son adéquation à des transistors Normally-OFF afin de pouvoir ensuite être adapté aux transistors GaN-RF qui, d'un point de vue architecture, sont très différents de ceux des applications de puissance. Ces développements modèle sont indispensables pour évaluer les potentialités des technologies GaN/Si pour les deux types d'applications (puissance et RF). Le modèle Leti-HSP a été développé au Leti et décrit convenablement le comportement électrique (DC/AC) des transistors de puissance GaN/Si. La première étape de cette thèse sera de s'approprier le code existant puis d'évaluer ses forces et faiblesses, en portant un soin particulier à la description de la saturation du courant et du régime d'inversion modérée qui reste une faiblesse de ce modèle en terme de précision. L'analyse des faiblesses du modèle existant donnera lieu au développement d'une nouvelle version et de carte modèle associées qui sera mis à disposition aux designers via le PDK. Enfin, après avoir identifié les différences entre transistor GaN/Si pour application puissance et application RF, l'objectif final de cette thèse sera d'apporter les modifications nécessaires au modèle Leti-HSP afin qu'il décrive le comportement des dispositifs GaN/Si dans le domaine RF. Chacun des points ci-dessus sera supporté par: ? L'expertise sur les dispositifs GaN/Si du laboratoire d'intégration des composants de puissance du Leti. ? La caractérisation électrique avec la collaboration du laboratoire de caractérisation du Leti, qui a déjà une expérience de caractérisation des dispositifs de puissance. ? Les simulations TCAD effectuées au sein du laboratoire de simulation et modélisation du Leti, auxquelles l'étudiant prendra part activement pour comprendre finement le comportement des dispositifs et être en mesure d'en construire une modélisation physique.

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Développement d'un procédé goutte à goutte pour synthèse de milli-billes de silicium.

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Matériaux et Procédés Silicium

Matériaux ou Génie des Procédés

01-10-2018

SL-DRT-18-0903

malek.benmansour@cea.fr

L'industrie du photovoltaïque connait une forte croissance et une importante réduction des coûts d'élaboration des dispositifs solaires. Une des raisons de cette baisse des coûts est la généralisation à échelle industrielle de la découpe des lingots de silicium par la technologie au fil diamanté. Cette technologie en plus de permettre une réduction de la taille des fils de découpe, permet d'envisager le recyclage des résidus de découpe (copeaux de silicium) qui représentent environ 40% (en masse) de pertes. Les poudres issues de cette étape présentent une granulométrie centrée autour du micron et une densité apparente proche de 0,7 g.cm-3 lorsque celle du silicium polycristallin est de 2,33 g.cm-3. Ce dernier point se révèle actuellement un verrou dans la mise en ?uvre d'un procédé de recyclage par voie haute température. En effet, dans un procédé de solidification, et à cause de la faible densité, il se pose le problème du taux de remplissage des creusets. L'objectif recherché est donc de développer une solution permettant la mise en forme des poudres de silicium microniques pour permettre leur fusion et mise en forme dans un procédé de recyclage par solidification dirigée. La solution envisagée dans ce travail de thèse, cofinancé par le CEA, est de développer un procédé de synthèse de milli-billes de silicium par un écoulement de gouttes. Ce travail de thèse est orienté à la conception, la réalisation et l'exploitation d'un pilote expérimental adapté à l'écoulement des gouttes ainsi que le développement d'un système de visée qui permet d'obtenir les conditions nécessaires d'écoulement à travers une observation précise par caméra CCD de gouttes formées au niveau du capillaire et la rupture. Plus spécifiquement, nous nous intéressons aux phénomènes de transformations inhérents à la poudre de silicium utilisée au cours de cette étude. La maîtrise de la densification d'une telle poudre nécessite l'intégration de nombreux paramètres: les différents états morphologiques du silicium ainsi que les mécanismes impliqués lors de l'écoulement goutte à goutte.

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Démonstration de performances en Structural Health Monitoring par ondes guidées pour l'aérospatial

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Méthodes CND

Diplôme d'ingénieur ou M2

01-10-2018

SL-DRT-18-0918

olivier.mesnil@cea.fr

L'accès à l'espace est un enjeu majeur de ce début de siècle passant par la conception de lanceurs spatiaux bas coûts et réutilisables et exigeant le développement de nouvelles approches de contrôle et de maintenance des structures. Le Structural Health Monitoring (SHM ou Contrôle de Santé Intégré en français) est un groupe de méthodes qui consiste à intégrer de manière permanente des capteurs dans une structure dans le but d'estimer son intégrité structurelle et de surveiller l'environnement dans lequel elle évolue. Les approches de SHM sont particulièrement intéressantes dans l'aéronautique et l'aérospatial, pour permettre de détecter des amorces d'endommagement dans les structures critiques et optimiser leurs utilisations. L'une des approches les plus prometteuses en SHM pour détecter et quantifier des défauts structuraux, consiste à mesurer à l'aide de capteurs piézoélectriques des ondes guidées se propageant au sein de la structure inspectée. En effet, l'interaction des ondes guidées avec une singularité géométrique (défaut) est riche en information sur ladite singularité. Le paradigme largement documenté dans la littérature consiste à instrumenter une structure à l'aide de capteurs piézoélectriques répartis sur la structure, émettant et recevant successivement les ondes guidées transmises entre chaque couple de capteur. Utilisant ces données, des algorithmes d'imagerie permettent d'établir une image représentant une cartographie de la santé de la structure [1,2]. L'adoption de telles méthodologies dans les domaines exigeants de l'aéronautique/spatial requiert cependant que les performances de ces approches soient démontrées pour établir une confiance dans leurs performances et fiabilités. La simulation numérique est le seul moyen d'obtenir un nombre de configurations statistiquement suffisant pour évaluer les performances du système SHM dans tous les cas de figures possibles. Si des approches visant à quantifier les performances d'un système par le biais de la simulation existent en Contrôle Non Destructif (CND) [3], elles restent à développer en SHM. L'objectif de cette thèse est de développer et de mettre en ?uvre, à partir d'outils de simulation existants, une approche de quantification de performances d'un système SHM par ondes guidées. Cet objectif sera accompli par le biais des activités suivantes : Prise en main des outils de simulation d'ondes guidées développés au CEA-LIST ainsi que des algorithmes d'imagerie; Développement et mise en ?uvre d'une approche statistique pour estimer les performances d'un système SHM par la simulation ; Conduite d'essais expérimentaux pour estimation, validation et éventuellement raffinement de l'intervalle simulation-expérience. Cette thèse s'inscrit dans le contexte d'une collaboration franco-indienne avec le programme CEFIPRA (Centre franco-indien pour la Promotion de la Recherche avancée). Références [1]: Michaels, J. E. & Michaels, T. E. Damage localization in inhomogeneous plates using a sparse array of ultrasonic transducers AIP Conference Proceedings, 2007, 894, 846 [2]: Quaegebeur, N.; Ostiguy, P. & Masson, P. Correlation-based imaging technique for fatigue monitoring of riveted lap-joint structure Smart Materials and Structures, IOP Publishing, 2014, 23, 055007 [3]: Chapuis, Bastien, Pierre Calmon, and Frédéric Jenson. Best Practices for the Use of Simulation in POD Curves Estimation: Application to UT Weld Inspection. Springer, 2017.

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Processeurs assurant la confidentialité, l'authenticité et l'intégrité des programmes

Département Systèmes

Laboratoire Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques

electronique, FPGA, VHDL, programmation C/C++, compilation

01-12-2018

SL-DRT-18-0965

olivier.savry@cea.fr

Jusqu'à maintenant la confidentialité, l'authenticité et l'intégrité n'ont jamais été montrées conjointement dans les processeurs sécurisés modernes alors qu'elles sont indispensables pour garantir la propriété intellectuelle, le déploiement, la sécurité et la sûreté de fonctionnement des produits industriels actuels comme les objets de l'IoT (Internet of Things) ou des CPS (Cyber Physical Systems). On cherchera dans cette thèse à assurer l'intégrité de l'exécution des programmes avec du chiffrement authentifié des instructions et des données léger et performant issu de la compétition CAESAR. On montrera que la confidentialité peut être atteinte par ces mêmes techniques et qu'elles permettent un déploiement simple. La bonne exécution du flot d'instructions sera prouver et cela jusqu'au traitement par l'ALU en utilisant des codes correcteur et/ou détecteur d'erreurs. L'architecture de sécurité dérivée pourra alors être validée sur du RISC V sur cible FPGA.

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Cartographie de champs électriques en microscopie électronique en transmission à balayage

Département Technologies Silicium (LETI)

Autre laboratoire

Masters

01-10-2018

SL-DRT-18-0983

david.cooper@cea.fr

Le candidat développera des techniques STEM (scanning transmission electron microscopy) pour la mesure de champs électriques (matériaux dopés ou piézoélectriques) à l'échelle nanométrique. L'arrivée récente de caméras CCD rapides permet de mesurer la déflection locale d'un faisceau électronique lors du balayage d'une région d'intérêt. Cette mesure renseigne sur les champs électriques et magnétiques à l'origine de la déflection. Les expériences seront menées à l'aide d'un microscope FEI Titan Ultimate à deux correcteurs d'aberrations équipé d'une caméra One-View. Différents spécimens seront examinés durant la thèse, notamment des dispositifs CMOS au silicium et des échantillons III-V, utilisés par exemple pour l'émission de lumière à bas coût énergétique. Au cours de la thèse, nous développerons la technique avec un objectif d'optimisation, ce tant pour améliorer la résolution spatiale et la sensitivité, que pour réduire les dommages causés par les fortes doses électroniques. Afin de fournir des mesures précises des champs, il sera également nécessaire de mettre en place un algorithme simple pour ajuster la position du faisceau électronique mesuré. Ce sujet conviendra à un candidat cherchant à étendre ses capacités expérimentales en combinant des outils microscopiques de dernière génération pour développer les techniques de caractérisation de demain.

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Synthèse en couches minces de sulfures lamellaires (2D) par des procédés à basse température

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

Master en chimie ou science des matériaux

01-09-2018

SL-DRT-18-0993

stephane.cadot@cea.fr

Les matériaux 2D de type dichalcogénures de métaux de transition lamellaires ont suscité un vif intérêt ces dernières années, apportant un nouveau panel de fonctionnalités potentielles pour le « More than Moore » (capteurs chimiques, photodétecteurs, nano-batteries,?). Parmi ces dichalcogénures, les disulfures de métaux de transition semiconducteurs tels que MoS2 et WS2 sont les plus étudiés de par leur stabilité chimique, mais nécessitent des procédés de préparation à très haute température (> 800°C) qui limitent leurs possibilités d'intégration. Dans ce contexte, le disulfure d'étain (SnS2) suscite un intérêt particulier puisqu'il présente de nombreuses analogies avec MoS2 et WS2, mais peut-être obtenu sous forme cristalline à des températures beaucoup moins élevées (< 350°C) et donc potentiellement compatibles avec une intégration « above IC ». De plus, l'étain est un métal abondant et relativement peu toxique dont la quasi-totalité des oxydes ou sulfures (SnS, Sn2S3, SnS2, SnO et SnO2) se trouvent être des semi-conducteurs, ce qui permet d'envisager une grande richesse en terme d'applications potentielles. L'objectif de cette thèse sera donc de développer des procédés de synthèse de SnS2 ou d'autres semiconducteurs 2D pouvant être obtenu à basse température, soit par sulfuration d'oxydes, soit par des méthodes de dépôt type ALD (dépôt par couche atomique) afin de permettre l'intégration de ces matériaux dans des dispositifs innovants et idéalement compatibles avec les technologies déjà existantes sur wafers 200 ou 300 mm. Cette étude intégrera également la caractérisation des matériaux obtenus par différentes méthodes (XPS, fluorescence X, Raman, XRD, TEM, KPEEM,?), ainsi que la réalisation de dispositifs qui permettront de mettre ces paramètres physicochimiques en lien avec les propriétés électriques du matériau.

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Développement et caractérisation de procédés plasma innovants pour la gravure d'espaceurs à faible permittivité pour les technologies avancées mémoires flash embarquées

Département Composants Silicium (LETI)

AUTRES

diplôme d'ingénieur ou master

01-10-2018

SL-DRT-18-0997

erwine.pargon@cea.fr

STMicroelectronics développe des technologies de mémoires flash embarquées avancées pour diverses applications. Le dernier n?ud technologique est basé sur du CMOS FD-SOI 28nm, avec la volonté constante d'améliorer les performances du dispositif. L'introduction de nouveaux matériaux low-k dans l'empilement de grille introduit de nouveaux défis de gravure par plasma, en particulier l'arrêt de la gravure sur la sous-couche SiGe. Les dommages ou la consommation de cette couche compromettraient les performances du dispositif. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'évaluer des procédés innovants de gravure par plasma d'espaceurs de matériaux de faible permittivité, en utilisant des technologies plasma avancées. Le travail consistera à caractériser cette gravure d'espaceur et son impact le matériau d'espaceur et du substrat SiGe. L'objectif est de comprendre les mécanismes de gravure mis en jeu lors de ce procédé La thèse de travail sera réalisée sur le site de ST Crolles et au laboratoire du LTM (Laboratoire des Technologies de la Microélectronique) du CNRS, localisé sur le site du CEA de Grenoble

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Déformation élastique extrême de matériaux semiconducteurs pour applications optoélectroniques

Département Composants Silicium (LETI)

AUTRES

master recherche ou Ecole d'ingénieurs Matériaux technologie

01-10-2018

SL-DRT-18-0998

jumana.boussey@cea.fr

L'objectif de la thèse consiste à déformer un film de semiconducteur cristallin de manière homogène sur une surface macroscopique à des niveaux inégalés. Les semi-conducteurs subissent alors une modification profonde de leurs propriétés optiques et électriques : par exemple, la mobilité des porteurs peut être significativement améliorée dans le silicium en tension et la structure de bandes d'énergie du germanium subit différentes modifications sous contraintes. Une forte contrainte en tension modifie ce matériau semiconducteur en un nouveau matériau d'un point de vue quantitatif (gap) et qualitatif (transition de bande interdite indirecte à directe) de sa structure électronique. La finalité de de ce projet consiste à obtenir, dans un premier temps, le contrôle quantitatif de la déformation élastique imposée dans un film cristallin de germanium et dans un second temps, à produire un matériau destiné à de nouvelles applications industrielles.

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Modélisation Thermomécanique des procédés de fabrication de modules photovoltaïques. THERMOD

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Modules Photovoltaïques Silicium

Diplômé d'une école d'ingénieur ou titulaire d'un Master2, doté de la double compétence en Mécanique des matériaux et Modélisation Numérique

01-09-2018

SL-DRT-18-0999

maryline.joanny@cea.fr

Les modules photovoltaïques (PV) sont constitués de couches photovoltaïques actives (Si, passivation), de couches d'encapsulation protectrice (polymères) et de plaques de verre. La performance et la durée de vie des modules PV dépendent en partie de leur capacité à résister à différentes contraintes environnementales, liées aux phénomènes thermomécaniques, physiques, chimiques et/ou électriques. L'enjeu de ce travail de thèse sera de modéliser les procédés d'encapsulation et d'interconnexion des cellules afin de mieux comprendre leur influence sur les principales défaillances observées sur les modules. Il comportera les étapes suivantes : - Modéliser les phénomènes thermomécaniques subis par un module lors de sa fabrication, qui vont induire des contraintes résiduelles au sein du module ; - Déterminer les impacts des phénomènes thermomécaniques sur les performances des modules et le niveau de contraintes résiduelles ; - Proposer des solutions pour réduire ces niveaux de contraintes. Pour cela, des modèles numériques seront développés afin de simuler les phénomènes thermomécaniques entrant en jeu dans les procédés de fabrication des modules PV. L'influence des paramètres process sur les performances des modules sera simulée puis validée expérimentalement sur des modules, afin d'optimiser les procédés et les choix des matériaux entrant en jeux dans la fabrication du module.

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Dopage du GaN par implantation Ionique et recuits innovants

Département Technologies Silicium (LETI)

Autre Laboratoire

bac + 5 master ou ingénieur Matériaux ? Microélectronique

01-10-2018

SL-DRT-18-1001

frederic.mazen@cea.fr

En réponse aux besoins sociétaux sur la préservation de l'environnement et sur les énergies alternatives, le CEA développe une activité sur la réalisation de composants de puissance. Pour cela, le CEA a choisi une technologie de rupture basée sur l'utilisation du Nitrure de Gallium qui 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. L'objectif de ce travail de thèse sera de contribuer à mettre en place la brique technologique de dopage du GaN par implantation ionique et de rechercher des recuits innovants permettant de recuire à très haute température afin d'activer les dopants sans endommager la structure du wafer GaN sur Si. Malgré des progrès importants ces dernières années, la réalisation de procédés de dopage efficaces et la compréhension des mécanismes associés restent des challenges importants. Ce travail impliquera donc, entre autres, le développement de procédés d'implantation ionique et de traitements thermiques innovants qui seront notamment évalués et comparés aux procédés de référence. Un focus particulier sera porté sur la compréhension et la modélisation de l'impact des défauts créés par le procédé d'implantation et leur évolution pendant les traitements thermiques sur l'activation des dopants. Pour cela, de nombreuses techniques de caractérisations physico-chimiques, structurales, optiques et électriques (SIMS, TEM, RBS / MEIS, Diffraction X, PL, ECV, Sonde atomique tomographique, Effet Hall?) seront mises en ?uvre ou développées. L'objectif final des travaux, en lien avec les équipes d'intégration, sera de développer des procédés de dopage adaptés aux spécifications des dispositifs envisagés.

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Matériaux poreux 3D pour l'élaboration de bioréacteurs fluidiques séquentiels

Département Nord Pas De Calais

Matériaux poreux, électrochimie

01-10-2018

SL-DRT-18-1018

frederic.revol-cavalier@cea.fr

Les matériaux poreux volumiques sont couramment utilisés pour leurs propriétés structurelles leur permettant d'afficher un rapport surface/volume exceptionnel. Cette propriété autorise des échanges rapides entre le fluide à traiter et la surface du poreux. De plus si le poreux est déformable, (comprimable, étirable?), cette propriété permet, par réduction ou augmentation de son volume, la gestion du remplissage et de l'extraction du fluide à traiter. Ces structures poreuses déformables représentent une nouvelle classe de matériau extrêmement intéressante pour la réalisation de bioréacteurs électrochimiques. En effet, la porosité interne peut être utilisée pour le confinement d'entités biologiques (cellules ou enzymes), transformant chaque pore en un réacteur unitaire. L'adjonction d'un caractère conducteur électronique au poreux permettrait d'utiliser ces matériaux comme électrode volumique. Cette thèse s'attache donc à développer des matériaux poreux conducteurs biocompatibles et déformables en vue de l'élaboration de bioréacteurs cellulaires ou enzymatiques. L'intérêt de ces structures nouvelles réside dans le suivi in situ des cultures cellulaires ou dans l'élaboration de biocapteurs bioélectrochimiques hautement sensibles. Le travail de thèse s'attachera à l'élaboration des poreux conducteurs, à leur fonctionnalisation par des entités biologiques et à la caractérisation des bioréacteurs ainsi élaborés. Le candidat recherché devra présenter un cursus axé autour des matériaux poreux et de l'électrochimie. Une sensibilisation à la microfluidique, à la chimie de surface et /ou à la biologie sera un plus.

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Fonctionnalisation électronique par fabrication additive

DLORR

Master Technologies Numériques / Sciences des Matériaux

01-10-2018

SL-DRT-18-1019

manuel.fendler@cea.fr

La fabrication additive offre l'opportunité de révolutionner la fabrication de circuits imprimés, dont l'architecture est similaire à un empilement vertical 2D+Z. En effet, les procédés de photo lithogravure et de dépôts chimiques nécessaires à la réalisation des pistes, sont non seulement nocifs pour la santé et l'environnement, mais ne permettent également pas la fonctionnalisation directe des objets en 3D. A l'heure de l'internet des objets, l'intelligence s'embarque de plus en plus dans les conceptions, et la fabrication additive invite à la fonctionnalisation de l'inter strate obtenue par tranchage 2D+Z. Ainsi nous proposons de sortir la fabrication des circuits imprimés des bains chimiques, au profit d'un apport de matière conductrice par impression 3D.

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Extraction d'objets 3D dans les scènes 3D

DPLOIRE (CTReg)

Autre

Informatique, Intelligence Artificielle, Vision par Ordinateur,

01-10-2018

SL-DRT-18-1039

anthony.mouraud@cea.fr

La détection et la localisation d'objets par l'image est une problématique étudiée depuis de nombreuses années. Les dernières évolutions technologiques permettent désormais l'acquisition temps-réel de données de profondeur couplées aux données de couleur (RGBD). Dans le même temps, les capacités de calcul de machines modernes ainsi que les méthodes de traitement intelligent de l'image ont permis des avancées significatives dans la détection/localisation d'objets en 2D selon différents angles d'approche (boites englobantes, contours, à partir de modèles CAO ?). Une étape importante est en passe d'être franchie ces dernières années avec les recherches menées pour extraire directement la volumétrie des objets détectés ainsi que leur position, en 3D. Ces travaux en sont encore à leurs débuts mais les premiers résultats sont encourageants tant à partir d'images 2D (ex. DeepManta) qu'à partir d'images 3D (ex. Deep Sliding Shapes). Malgré tout subsistent plusieurs verrous scientifiques/technologiques identifiables avant de permettre la démocratisation de ce type d'approche pour l'extraction automatique d'objets dans des scènes potentiellement inconnues. L'objectif de ce travail est d'identifier les approches actuelles de détection/localisation d'objets 3D, d'identifier leurs faiblesses et de travailler à de nouvelles technologies de traitement pour pallier celles-ci. Par ailleurs, la découverte d'objets dans des environnements inconnus et l'inférence de l'intention de l'opérateur par observation/localisation de son attention sont deux axes d'intérêt que ces travaux ambitionnent d'aborder. Au-delà de leurs applications pour l'apprentissage par démonstration, les briques logicielles issues de ce projet pourront également être réutilisées pour d'autres applications telles que la réalité augmentée (scan « intelligent », etc.), la surveillance ou la mobilité par exemple, ?

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Fabrication d'un transistor normally-off à haute mobilité électronique à base de GaN pour les futures générations de dispositifs d'électronique de puissance

Département Composants Silicium (LETI)

AUTRES

Diplôme d'ingénieur/Master en physique des matériaux

01-10-2018

SL-DRT-18-1043

erwine.pargon@cea.fr

Les technologies GaN-HEMT sur substrat de silicium sont sérieusement considérées comme prochaine génération de dispositifs d'électronique de puissance entre 200V et 1200V. Le composant de base pour cette nouvelle technologie est le transistor Normally-Off. Ce dernier doit présenter des grandeurs électriques parfaitement maitrisées et fiable dans le temps (tensions -de claquage, -de seuil, fuites de courant de grille, courant à saturation?.). Une approche prometteuse pour obtenir un fonctionnement « normally-off » est d'utiliser une architecture de type métal-isolant-semi-conducteur pour le HEMT (MIS-HEMT). Cependant, les performances escomptées pour la fiabilité de ces composants soumis à des contraintes en tension, courant et température élevées nécessitent une qualité matériau à moindre défauts et une parfaite maitrise technologique. Deux étapes clés de ce procédé technologique sont la gravure du cap sur la zone active des transistors et le dépôt du diélectrique de grille et son prétraitement de surface associé. Ces étapes contrôlent directement les instabilités de la tension de seuil des transistors liées aux états d'interface, aux fuites de grille et par conséquent, au bon fonctionnement de ce dernier. Pour que les technologies GaN MIS-HEMT soient largement adoptées dans les dispositifs d'électronique de puissance de demain, il faut être capable de lever les verrous technologiques liés à la fabrication de ces dispositifs. C'est dans ce contexte que s'inscrit le sujet de thèse en cotutelle proposé conjointement par le LN2 à Sherbrooke, Québec, Canada et le LTM à Grenoble, France.

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Logique outillée pour le raffinement et la vérification de propriétés pour améliorer le respect de la vie privée

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire exigences et conformité des systèmes

master en informatique avec formation dans au moins un des domaines suivants : privacy by design, langage et sémantique formels, validation de modèles, vérification de programmes

01-09-2018

SL-DRT-18-1044

gabriel.pedroza@cea.fr

L'objectif général de la thèse est le développement d'une logique outillée permettant la représentation des systèmes avec flot des données et la vérification de propriétés pour la "Privacy and Data Protection"(PDP). Pour cela, il convient de spécifier un langage formel pour représenter des systèmes et processus incluant notamment des flots de données, des utilisateurs et des unités de traitement et de stockage. Le langage doit permettre la vérification d'exigences de haut niveau utilisées par des méthodes comme LINDDUN (https://distrinet.cs.kuleuven.be/software/linddun, Linkability, Identifiability, Non-repudiation, Detectability, Disclosure of information, Unawareness, Non-compliance). Ce langage doit être doté d'une sémantique formelle (par exemple, une sémantique opérationnelle) afin de pouvoir analyser les aspects dynamiques du système (ses comportements). Une fois ce langage établi, des algorithmes devront être conçues et implémentées afin de pouvoir vérifier des propriétés et des relations associées à des exigences de haut niveau. Pour cela, il faudra identifier les (sous-)propriétés pouvant être vérifiées au niveau du modèle et celles pouvant l'être au niveau du code exécutable (par exemple, au niveau d'un programme C). Une approche par raffinement, ainsi que l'utilisation d'outils de vérification existants (comme ceux de la plate-forme Frama-C, https://frama-c.com/) pourront être considérées. Le module pour la spécification des exigences et systèmes à haut niveau sera déployé sur la plate-forme Papyrus (https://www.eclipse.org/papyrus/).

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Apprentissage par renforcement inverse d'une tâche effectuée par un humain

DPLOIRE (CTReg)

Autre

SL-DRT-18-1047

laurent.dolle@cea.fr

L'apprentissage par démonstration consiste à permettre à un agent (ex. un robot) d'apprendre une tâche par l'observation d'un autre agent (ex. un humain) réalisant cette même tâche. Les méthodes d'apprentissage par renforcement sont souvent utilisées dans ce cadre afin d'améliorer la capacité du robot à réaliser une tâche dans de nouvelles situations, mais elles nécessitent de définir une fonction de récompense qui renforcera les actions permettant d'atteindre l'objectif. Si cette fonction est délicate à concevoir lorsque la tâche est complexe, il est possible de l'apprendre à partir d'une série d'exemples par des méthodes dites d'apprentissage par renforcement inverse. L'utilisation, conjointe ou non, de ces techniques a montré des premiers résultats encourageants, mais qui sont limités à des exemples jouets et ne peuvent être adaptés tels quels à des tâches plus représentatives du milieu industriel. Au cours de la thèse, l'étudiant analysera et testera des travaux précédents à l'état de l'art. Il proposera alors une méthode, en combinant l'apprentissage par renforcement inverse à d'autres algorithmes (ex. generative adversarial networks, GAN), afin que le robot comprenne la tâche accomplie par l'opérateur (avec un minimum d'information de l'a part de l'opérateur), et généralisera suffisamment pour rendre le robot robuste à un environnement dynamique (obstacles, objets en mouvement ...). Cette méthode devrait être adaptée pour une tâche de « pick and place » dans un environnement industriel et assurer une période d'apprentissage raisonnable (information a priori, retour d'expérience de l'opérateur) pour des tâches de complexité moyenne.

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Compréhension des limitations à l'interface TCO/a-Si:H dans les cellules solaires à hétérojonction: amélioratin de la face avant et de la face arrière pour des dispositifs bifaciaux

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire HETerojonction

Master in material science and engineering

01-10-2018

SL-DRT-18-1049

perrine.carroy@cea.fr

Au cours de ce travail, l'interface entre la couche d'oxyde transparent conducteur (TCO) et la couche de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) de cellules solaires à hétérojonction de silicium (SHJ) sera étudiée en profondeur à la fois pour la face avant et la face arrière de dispositifs bifaciaux. Les principaux objectifs seront: 1- Caractériser l'interface en question à l'aide d'outils de caractérisation électrique et morphologique pour différentes couches amorphes et différentes matériaux TCO ou des TCOs déposés par différentes techniques (PVD, ALD, SALD, autres). De la simulation électrique pourra aussi être réalisée. 2- Optimiser l'interface selon les résultats de la caractérisation et de la simulation en ajustant les propriétés interfaciales des couches de silicium amorphe et de TCO et intégrer les couches optimiser dans des cellules SHJ qui seront caractérisées optiquement et électriquement. 3- Définir la meilleure configuration de l'empilement TCO/a-Si:H pour la réalisation de cellules solaires bifaciales dans l'optique d'augmenter leur coefficient de bifacialité.

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Méthodologie outillée pour l'analyse conjointe sûreté-sécurité des systèmes cyber-physiques guidée par l'intégration, raffinement et vérification des patterns

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Laboratoire exigences et conformité des systèmes

Titulaire d'un Master 2, aptitude pour la recherche, maîtriser un des domaines suivants : cyber-sécurité, sûreté fonctionnelle, langage et sémantique formels, méthodes de validation-vérification, ingénierie de systèmes, Ingénierie Dirigée par les Modèles

01-10-2018

SL-DRT-18-1057

gabriel.pedroza@cea.fr

Contexte et problématique: Les systèmes numériques cyber-physiques (Cyber-Physical Systems - CPS) sont déployés dans plusieurs domaines d'application tels que l'automobile, l'aéronautique et le médical. De ce fait, l'occurrence des pannes et dysfonctionnements, soient accidentels ou provoqués par des attaques, peuvent avoir des impacts critiques pour leurs utilisateurs au niveau économique, matériel et aussi mettre en péril leurs vies. Selon le principe de ``correct par construction'', dans le processus de développement des systèmes, l'étape de conception est considérée essentielle pour l'identification et traitement des risques de sûreté et de sécurité. Malgré cela, on constate qu'à ce jour les approches existantes ciblant les analyses en sûreté fonctionnelle et en sécurité sont, pour la plupart, menées de façon indépendante et, surtout, sans aucune étape de co-ingénierie permettant de lier les propriétés de sûreté et de sécurité et d'assurer leur cohérence. Pourtant, plusieurs cas d'étude CPS documentés dans plusieurs domaines d'application (par ex. l'automobile) montrent une dépendance forte et critique entre les contraintes de sûreté fonctionnelle (par ex., performance) et celles de sécurité (par ex. les mécanismes de chiffrement). Pour améliorer à la fois le respect des exigences de sûreté fonctionnelle et de sécurité des systèmes, une analyse conjointe des deux aspects semble impérative. Bien que pour certains cas les analyses de sûreté et de sécurité pourraient ne pas demander une étape de co-ingénierie, pour d'autres le besoin d'avoir des approches supportant ces analyses reste entier. Le fait que les analyses de sûreté et de sécurité portent déjà en eux mêmes une complexité à considérer et à surmonter, rend la co-ingénierie de la sûreté et la sécurité un défi demandant des nouvelles méthodes, formalismes, techniques et outils afin de faciliter son traitement et pour le rendre plus efficace. La thèse proposée vise le développement d'une méthodologie incluant un cadre de travail outillé pour l'analyse conjointe sécurité-sûreté.

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Machine Learning pour une agriculture de précision

DLORR

Data Science

01-11-2018

SL-DRT-18-1060

ulysse.marboeuf@cea.fr

Ce projet doctoral s'inscrit à l'interface entre le domaine agricole et celui de l'apprentissage statistique. Le projet s'appuie sur une collaboration entre l'entreprise CLAAS basée à Woippy (Moselle) spécialisée dans la fabrication de matériel agricole « haut de gamme » and le CEA Tech à Metz. Cette thèse s'inscrit dans la thématique de la modélisation statistique d'un système de presse agricole. Elle a pour objectif de concevoir un modèle statistique paramétrique par apprentissage supervisé, en vue d'automatiser la procédure de compression du matériel biologique et aider l'exploitant agricole dans cette tâche. Ce modèle doit répondre à des contraintes physiques et environnementales.

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Etude de l'impact de la pré-amorphisation par implantation ionique pour l'optimisation des contacts siliciurés

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

Master ou école d'ingénieur matériaux /microélectronique

01-09-2018

SL-DRT-18-1064

frederic.mazen@cea.fr

? Durant les dernières années, la pré-amorphisation par implantation ionique (PAI) a été introduite afin d'améliorer les contacts siliciurés des jonctions fines des transistors MOS. Cette méthode permet d'obtenir un meilleur contrôle de la rugosité d'interface NiSi/Si et de limiter l'agglomération du siliciure, et ainsi d'améliorer les performances en termes de courant de fuite, de hauteur de barrière Schottky et de résistance de contact. Le rendement peut également être amélioré en limitant la croissance non contrôlée du siliciure dans le canal des transistors MOS sur substrat SOI (aussi dit effet de « piping »). ? Les objectifs de la thèse seront de développer un procédé et d'acquérir une bonne compréhension des différentes interactions ayant lieu entre les conditions d'implantations (espèces, énergie, degré d'amorphisation?) et la formation du NiSi (ou NiSiGe). L'interaction avec les dopants présents dans la jonction sera également examinée. En parallèle, l'évolution des phénomènes de « piping » sera étudiée par la réalisation de structures morphologiques adaptées. Ces études amèneront une meilleure compréhension physique de l'impact de la PAI sur la siliciuration. Les performances électriques des contacts, la stabilité du siliciure et le rendement seront les figures de mérites des développements. Ce travail devra permettre de réduire les délais de développement et d'intégration de cette nouvelle brique. La thèse sera réalisée en collaboration avec le CEA-LETI et l'IM2NP. ? Tout d'abord, un plan d'expérience et de caractérisation basé sur l'état de l'art et les contraintes technologiques des transistors sera déterminé afin d'étudier cette nouvelle brique. L'étudiant sera en charge de définir les véhicules de test morphologique et électrique, et de suivre leur réalisation en salle blanche. Différents moyens de caractérisations physique et électrique tels que la diffraction des rayons X, l'imagerie TEM, le SIMS, les mesures par TLM et Rs, pourront être utilisés. L'expertise de l'IM2NP en tomographie par sonde atomique permettra une caractérisation fine de la composition chimique des contacts et des jonctions. Des outils de simulation pour l'implantation et la formation des contacts seront également disponibles.

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Caracterisation acoustique de l'énergie de collage direct

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

Master recherche ou ingénieur

01-11-2018

SL-DRT-18-1069

frank.fournel@cea.fr

Le collage direct est de plus en plus utilisé dans l'industrie de la microélectronique par exemple dans le domaine de l'imagerie. Une des caractéristique du collage direct est son adhérence ou autrement appelé son « énergie de collage ». Jusqu'à présent sa caractérisation est destructive et basée principalement sur la technique du double levier à déplacement imposé (DCB en termes anglosaxons). Suite à la thèse d'Ali Dekious, une nouvelle voie de caractérisation de l'énergie de collage a été ouverte avec l'utilisation de la microscopie acoustique. Cette caractérisation non destructive peut en outre permettre d'obtenir une cartographie de l'énergie de collage avec une précision millimétrique. Ceci serait très intéressant afin de pouvoir caractériser pour la première fois l'énergie de collage en extrême bords des substrats. Mais cette technique est toute nouvelle et de nombreuse développement sont encore nécessaire avant d'obtenir une nouvelle caractérisation fiable de l'énergie des collages directs. Le but de cette thèse est d'utiliser la microscopie acoustique pour caractériser l'énergie de collage en utilisant un microscope acoustique commercial. En partant des précèdent résultats, la chaine de détection devra être optimisée et simplifié. L'un des premiers résultats attend est une cartographie complète de l'énergie de collage de système simple. Ensuite l'application de la technique a des collages de plus en plus complexe permettra d'en gauger ses limites. En parallèle de ce travail la modélisation des signaux acoustique permettra de mieux comprendre les signaux reçu et d'optimiser leur utilisation.

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Gestion de l'eau dans le collage direct

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

bac + 5 master ou ingénieur

01-10-2018

SL-DRT-18-1070

frank.fournel@cea.fr

Le collage direct est maintenant très utilisé dans de nombreuses applications. Très récemment, il a été montré au CEA Grenoble que l'eau était capable d'imbiber une interface de collage direct non recuite tout comme elle pouvait en sortir. Or l'eau est un des composants essentiels des collages directs hydrophiles. La maîtrise de ce phénomène et sa compréhension fine est un enjeu crucial pour l'ensemble des collages directs hydrophiles et pas seulement pour les collages Silicium/Silicium. Le but de cette étude est d'étudier en détails la gestion de l'eau à l'interface de collage direct suivant plusieurs axes: 1. Une partie de l'étude consistera à trouver des moyens d'isolation de l'interface de collage. C'est crucial pour l'ensemble des caractérisations du collage direct afin de pouvoir disposer d'échantillons stables dans le temps. C'est aussi très important pour certaines applications dont les bords du collage peuvent souffrir de ce phénomène. Un autre axe de cette étude sera de quantifier la diffusion de l'eau au sein d'une interface de collage ayant subi un recuit thermique et même pendant ce recuit thermique. La cinétique de pénétration ou de sortie d'eau sera mise en regard de l'énergie de collage développée lors du recuit thermique. Un dernier axe sera de caractériser très finement la quantité d'eau à l'interface de collage « stable ». En faisant varier cette quantité d'eau, il sera alors possible d'établir son lien précis avec l'énergie de collage et la défectivité qui est parfois induite par cette eau dans certaines structures spécifiques. Le candidat sera formé à l'ensemble des outils technologiques permettant la réalisation de collages directs (nettoyages chimiques, CMP, collage, recuits thermiques) et leur caractérisation (spectroscopie infrarouge, microscopie acoustique, mesure d'énergie de collage anhydre, réflectivité des rayons X, spectroscopie de masse...).

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