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Optimisation du détecteur Micromegas pour la neutronographie

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Doctorat

01-06-2021

PsD-DRT-21-0024

adrien.sari@cea.fr

Un poste de post-doctorant d'une durée de 12 mois est disponible au CEA Paris-Saclay dans le cadre du projet OMNIS, qui vise à ajouter de nouvelles fonctionnalités à un détecteur basé sur la technologie Micromegas, c'est-à-dire : des capacités de neutronographie en temps réel sous fortes contraintes de rayonnement. Le chercheur post-doctorant participera aux prochains développements et à l'optimisation du détecteur Micromegas pour les applications de radiographie aux neutrons. Dans un premier temps, le post-doctorant travaillera sur la caractérisation, la compréhension et l'optimisation du prototype. Cette étude comprendra à la fois des simulations Monte-Carlo et des tests expérimentaux en laboratoire afin d'estimer l'effet de plusieurs paramètres (composition du gaz, convertisseur de neutrons, écart de dérive, configuration du champ électrique, etc.). Afin d'améliorer la résolution spatiale et l'insensibilité aux rayons gamma, l'évaluation des différents modes de fonctionnement de la caméra fera partie du travail effectué dans le cadre de ce projet. Les résultats de ces travaux serviront de base à la conception d'un prototype de grandes dimensions dédié aux applications de neutronographie.

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Circuits hybrides CMOS / spintronique pour le calcul d'optimisation

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

Doctorat en micro/nanoélectronique ou physique

01-01-2021

PsD-DRT-21-0025

louis.hutin@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Le sujet proposé s'inscrit dans le contexte de la recherche d'accélérateurs hardware pour la résolution de problèmes d'optimisation NP-difficiles. De tels problèmes, dont la résolution exacte en temps polynomial est hors de portée des machines de Turing déterministes, trouvent des applications dans divers domaines tels que les opérations logistiques, le design de circuits (e.g. placement-routage), le diagnostic médical, la gestion de réseaux intelligents (e.g. smart grid), la stratégie de management etc. L'approche considérée s'inspire du modèle d'Ising, et repose sur l'évolution de la configuration des états binaires d'un réseau de neurones artificiels. Dans le but d'améliorer la précision du résultat ainsi que la vitesse de convergence, les éléments du réseau peuvent bénéficier d'une source d'aléas intrinsèque ajustable. Des preuves de concept récentes soulignent l'intérêt de matérialiser de tels neurones via la résistance de jonctions superparamagnétiques. Les objectifs principaux sont la simulation, le dimensionnement puis la fabrication de réseaux d'éléments hybrides associant la circuiterie CMOS à des jonctions tunnel magnétiques. Les véhicules de test seront ensuite caractérisés en vue de démontrer leur fonctionnalité. Ces travaux s'effectueront dans le cadre d'une collaboration scientifique entre le CEA-Leti et Spintec.

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Simulation et caractérisation électrique d'un cube logique / mémoire dédié au calcul dans la mémoire

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

thèse en micro / nano-électronique

01-01-2020

PsD-DRT-20-0029

francois.andrieu@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

Pour répondre à différents enjeux scientifiques et sociétaux, les circuits intégrés de demain doivent gagner en efficacité énergétique. Or, la majorité de leur énergie est aujourd'hui consommée par les transferts de données entre les blocs mémoire et logique dans des architectures circuit de type Von-Neumann. Une solution émergente et disruptive à ce problème consiste à rendre possible des calculs directement dans la mémoire (« In-Memory-Computing »). Les nouvelles technologies de mémoires résistives non-volatiles et de transistors à nanofils de silicium développées au LETI et intégrées en 3D permettraient de proposer pour la première fois une solution technologique performante et viable à un calcul intensif dans la mémoire. Un projet transverse au leti a commencé sur le sujet: de l'application à l'implémentation technologique, en passant par le logiciel et le circuit. Le but est de créer des nano-fonctionnalités en mixant à très faible échelle des dispositifs logiques et mémoires à très grande densité et très grosses capacités. Un accélérateur circuit de In-Memory-Computing sera conçu et fabriqué au LETI, permettant d'améliorer les performances énergétique d'un facteur 20 par rapport à un circuit Von-Neumann de l'état de l'art. Le poste de post-doctorant proposé s'inscrit dans ce projet et vise à simuler et caractériser un CUBE logique/mémoire dédié au "In-Memory-Computing". Le post-doctorant réalisera des caractérisations électriques de transistors et mémoires pour calibrer des modèles et fera des simulations TCAD et spice pour aider au dimensionnement de la technologie et permettre la conception des circuits.

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Accéléromètre nano-optomécanique sur silicium pour applications hautes performances

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Doctorat en physique générale ou appliquée, optique, nanotechnologies, micro-systèmes, semi-conducteurs

01-06-2020

PsD-DRT-20-0035

sebastien.hentz@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

Les capteurs inertiels (accéléromètres et gyromètres) sont au c?ur d'un grand nombre d'applications grand public ?et bas coût- comme les smartphones et les tablettes, mais aussi d'applications à plus haute valeur ajoutée et de plus hautes performances comme la navigation pour les véhicules autonomes, l'aéronautique ou le spatial. Les microsystèmes en silicium (MEMS) sont aujourd'hui une technologie très mature et plusieurs millions en sont vendus chaque année. Ils sont cependant aujourd'hui incapables de répondre à des applications hautes performances. Le LETI est un des pionniers dans le développement de capteurs à transduction optomécanique « on-chip » : il s'agit de guider la lumière dans le silicium de manière similaire aux techniques photoniques, et de faire interagir cette lumière avec un objet en déplacement comme un résonateur mécanique ou une masse sismique. Ce déplacement module l'intensité de la lumière que l'on mesure, ce qui permet de déduire l'accélération de l'objet. Cette technologie a été développée dans les années 2000 en recherche fondamentale, et a notamment permis de réaliser les détecteurs d'ondes gravitationnelles. Le LETI développe cette technologie sur puce à l'échelle nanométrique, avec des sensibilités de déplacement plusieurs ordres de grandeur meilleures que les transductions électriques. De premiers accéléromètres optomécaniques ont été conçus et fabriqués dans les salles blanches quasi-industrielles du LETI pour de tout premiers tests de caractérisation. Il s'agit ici de prendre en main ces dispositifs, de confirmer les premiers résultats optiques, et surtout d'évaluer leurs performances sous accélération : un banc de test est à réaliser pour ce faire. Il faudra ensuite faire un retour sur la modélisation et le design à partir des mesures afin d'assurer la compréhension de tous les phénomènes. Enfin, le post-doctorant devra proposer de nouveaux designs visant les hautes performances attendues.

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Modélisation des effets de piégeages et des fuites verticales dans les substrats épitaxiés GaN sur Si

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

Doctorat en microélectronique

PsD-DRT-20-0043

marie-anne.jaud@cea.fr

Etat de l'art : La compréhension et la modélisation des fuites verticales et des effets de piégeages dans les substrats GaN sur Si font partie des sujets cruciaux d'études visant à améliorer les propriétés des composants de puissance sur GaN : réduction du courant de collapse et des effets d'instabilités de Vth, réduction du courant de fuite à l'état OFF. De nombreuses universités [Longobardi et al. ISPSD 2017 / Uren et al. IEEE TED 2018 / Lu et al. IEEE TED 2018] et industriels [Moens et al. ISPSD 2017] tentent de modéliser les fuites verticales mais jusqu'à l'heure aucun mécanisme clair n'émerge de ces travaux pour les modéliser correctement sur toute la gamme de tension et températures visées. De plus la modélisation des effets de piégeages dans l'épitaxie est nécessaire à l'établissement d'un modèle TCAD de dispositif robuste et prédictif. Pour le LETI, l'intérêt stratégique d'un tel sujet est double : 1) Comprendre et réduire les effets de piégeages dans l'épitaxie impactant le fonctionnement des dispositifs GaN sur Si (current collapse, instabilités de Vth?) 2) Atteindre les spécifications de fuites @ 650V nécessaires aux applications industrielles. Le candidat devra prendre en charge en parallèle les caractérisations électriques et les développements de modèles TCAD : A) Caractérisations électriques avancées (I(V), I(t), substrate ramping, C(V)) en fonction de la température et de l'illumination sur des substrats épitaxiés ou directement sur des composants finis (HEMT, Diodes, TLM) B) Etablissement d'un modèle TCAD robuste intégrant les différentes couches de l'épitaxie afin de comprendre les effets d'instabilités des dispositifs (Vth dynamique, Ron dynamique, BTI) C) Modélisation de la conduction verticale dans l'épitaxie dans l'optique de réduire les courants de fuites à 650V Enfin, le candidat devra être force de proposition pour améliorer les différentes parties du substrat

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Synthèse et caractérisation d'électrolytes solides polymères pour les batteries lithium

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

Laboratoire Matériaux

PhD in material chemistry, polymer materials, organic synthesis and energy related sciences

01-02-2020

PsD-DRT-20-0052

laurent.bernard3@cea.fr

Stockage électrochimique d'énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Le LITEN est l'un des plus grands centres de recherche européens dans le domaine des nouvelles technologies énergétiques. Les activités de recherche du LITEN se concentrent sur les énergies renouvelables, sur l'efficacité énergétique et sur les matériaux à haute performance énergétique. Notre département se concentre sur le développement de batteries lithium-ion pour améliorer simultanément leur densité d'énergie et leur sécurité. Les électrolytes liquides utilisés dans les batteries actuelles sont destinés à être remplacés par des électrolytes à l'état solide pour atteindre ces objectifs. Le candidat sélectionné travaillera sur des matériaux organiques brevetés et exclusifs conçus pour répondre à toutes les exigences des électrolytes à l'état solide. Il/elle sera chargé(e) de synthétiser de nouvelles structures organiques et polymères. Certaines étapes de la synthèse/procédé seront réalisées dans des conditions anhydres (c'est-à-dire boîte à gants ou salle anhydre). Le post-doc sera chargé de caractériser ces matériaux en termes de structure (RMN, FT-IR, HPLC-MS..), de nanostructure (SAXS, POM, XRD, GI-SAXS), de propriétés physiques (DSC, TGA, rhéologie) et de propriétés électrochimiques (EIS, cycle, mesures de la fenêtre de stabilité électrochimique). Il sera en contact avec différents experts en batteries et en grands instruments. Le projet fait partie d'un projet ANR avec plusieurs partenaires, dédié à la compréhension fondamentale de la diffusion/du transport des ions dans les électrolytes polymères au moyen d'une méthodologie multi-échelle et multi-technique. De solides et bonnes compétences en matière de communication (rapports et orales) sont attendues.

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