Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Optimisation conjointe d'un capteur image bioinspiré et des traitements associés pour l'analyse de scènes

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Adéquation Algorithmes Architecture

Ingénieur grandes écoles, master recherche

01-10-2017

SL-DRT-17-0002

laurent.soulier@cea.fr

Les capacités de reconnaissance des systèmes de vision artificielle (caméra(s) et processeur(s)) restent très en deçà de celles atteintes par des systèmes biologiques (?il ? cortex). Par ailleurs, les systèmes biologiques sont capables de traiter l'information en quelques millisecondes, ce qui reste hors de portée des systèmes électroniques bien que les capteurs d'images les mieux résolus soient loin d'atteindre la résolution des yeux humains (Quelques dizaines de millions de pixels contre plus d'une centaine de millions). L'ambition de cette thèse est de relever le défi posé par le vivant en explorant des architectures de capteurs intégrés bioinspirés. L'approche que nous retenons est basée trois hypothèses : d'une part la résolution des capteurs d'images biologiques n'est pas uniforme, la zone la mieux résolue (la fovéa) est dédiée à l'acquisition des zones d'intérêt de la scène ; d'autre part les prétraitements dès le capteur permettent de compresser l'information ; enfin, le traitement de l'information est dépendant du contexte de la scène et de connaissances préalables. Ce sujet, exploratoire, vise à imaginer, dans le cadre de ces hypothèses, des solutions en rupture par rapport à l'état de l'art, pour doter des systèmes artificiels autonomes (drones de toutes natures (UAV, UGV,?), machines-outils, caméra intelligente) de capacité de perception de leur environnement de haut-niveau, tout en ne bénéficiant que de ressources limitées, propres aux systèmes embarqués. Le doctorant devra posséder de solides bases en traitement d'images et en architectures numériques.

Membranes composites en polyaniline destinées aux accumulateurs redox-flow

Département des Technologies Solaires (LITEN)

electrochemistry, material science, engineering

01-09-2017

SL-DRT-17-0003

angel.kirchev@cea.fr

La disponibilité de membranes échangeuses de protons (PEM) avec une sélectivité cationique élevée à faible coût est l'un de problèmes cruciaux dans le développement de batteries redox-flow abordables. La technique habituelle dans l'élaboration de matériaux PEM fait intervenir la co-polymérisation et fonctionnalisation chimique de divers composés organiques, lesquels sont ensuite fondus ou moulés pour former une fine membrane (on peut citer le Nafion® comme un exemple typique de ces matériaux). L'usage de la polyaniline (PANI) comme matériau conducteur de protons constitue une alternative très prometteuse pour les batteries redox-flow spécifiques. La synthèse de ce polymère, en particulier sa polymérisation électrochimique, est moins couteuse et garantit un coût faible sur le produit final. L'usage de la PANI comme système échangeur de protons est possible du fait qu'un réacteur à flux bipolaire peut être conçu de manière à éviter tout risque de contact physique entre la membrane et l'électrode, par exemple, en mettant la membrane en sandwich entre les couches de tissu de deux mats de verre. Dans cette optique, on arrive à s'affranchir de la conductivité ionique de la PANI et assurer son fonctionnement exclusif comme polymère échangeur de protons. De plus, la nature de la PANI totalement ou partiellement oxydée/protonée est convenable pour des membranes composites : cette forme de polymère est insoluble dans l'eau, dans les solutions acides ainsi que la plupart de solvants organiques classiques. Les objectifs de la thèse consisteront à développer et à caractériser ces types de membranes composites en utilisant des cellules électrochimiques et des cellules de batterie redox-flow utilisant différents couples électrochimiques. La structure moléculaire de la PANI suppose un transport de protons beaucoup plus rapide grâce à la distribution très dense de groupes d'échange de protons ?théoriquement chaque élément monomère aniline est susceptible d'être protoné, ce qui assure une répartition très dense des sites pour le déplacement de protons. Ainsi, l'étude de conductivité de proton ?isolé? de la PANI y compris sa conductivité électrique constituera un autre objectif de la thèse. Ceci est intéressant du point de vue fondamental étant donné que la grande majorité des publications sur la PANI ne se focalise que sur sa conductivité électrique ou mixte.

Réalisation d'un microphone MEMS basé sur une architecture innovante

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Conception mécanique

01-09-2017

SL-DRT-17-0005

loic.joet@cea.fr

Les microphones MEMS actuels voient leurs performances plafonner alors que le besoin imposé par la reconnaissance vocale et l'annulation de bruit n'est toujours pas couvert. L'électrode fixe, placée en regard de la membrane souple pour réaliser la détection capacitive, constitue la principale limite en perturbant le chemin acoustique. Plusieurs voies permettent de s'affranchir de cette contre-électrode pour améliorer les performances : - le changement de detection : piézo-électricité (Vesper) / piézo-résistivité (CEA-Léti) - l'utilisation de peignes capacitifs interdigités en bord de membrane (Infineon) Une nouvelle architecture brevetée par notre laboratoire permet de conserver la détection capacitive et ses avantages tout en s'affranchissant des bruits qu'elle génère. La thèse consistera à concevoir, fabriquer et tester un premier dispositif selon cette technique.

Nouvelle Génération de Mémoire à Changement de Phase Non Volatile pour des Applications à Très Basse Consommation

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

M2

01-10-2017

SL-DRT-17-0009

gabriele.navarro@cea.fr

L'objectif de la thèse est de contribuer au développement de la prochaine génération de Mémoire à Changement de Phase (PCM) Non Volatile qui adresse les applications à très basse consommation. L'effet Joule étant à la base du fonctionnement de cette technologie, l'optimisation thermique de la cellule devient le point clé de ce travail. Dans ce cadre-là, le candidat contribuera aux tâches suivantes : simulations multi-physiques pour comprendre l'impact des interfaces et des barrières thermiques sur le courant de programmation de la cellule ; caractérisation physico-chimique des différents matériaux envisagés comme barrières thermiques ; analyse de nouveaux matériaux PCM par DRX, FTIR, TEM, radiométrie photothermique etc. ; caractérisation électrique de dispositifs de mémoire intégrant des barrières thermiques optimisées et des nouveaux matériaux ; développement et fabrication d'un dispositif PCM « ultime » qui puisse être le précurseur de la nouvelle génération des dispositifs PCM. De plus, l'étudiant sera impliqué dans la collaboration avec différents laboratoires extérieurs experts au niveau international dans le domaine du transport de la chaleur.

Nouveaux électrolytes solides à forte conductivité ionique pour microbatteries lithium-ion

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Micro-Batteries Embarquées

Ingénieur/Master physico-chimie des matériaux

01-10-2017

SL-DRT-17-0013

frederic.lecras@cea.fr

L'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux électrolytes solides en film mince à forte conductivité ionique (10-5 ? 10-3 S.cm-1) adaptés à une intégration en microbatterie Li-ion tout solide. Des matériaux vitreux de type sulfure ou oxyde (Li2X.MyXz; X=O,S), à base d'un formateur de réseau comprenant un métal ou un métalloïde, seront élaborés sous forme de films minces par pulvérisation cathodique radio-fréquence (PVD) dans un bâti de dépôt intégré à une boîte à gants. Différentes stratégies liées au choix des matériaux (type de formateur, effet synergique de deux formateurs) et à leur structuration (vitro-céramiques) seront suivies afin d'optimiser les performances recherchées (conductivité ionique et électronique, stabilité chimique et électrochimique). De nombreuses techniques seront utilisées pour déterminer la composition chimique des films (ICP, RBS, microsonde de Castaing, spectroscopie Auger, GDOES), pour caractériser leur structure (diffraction des RX, Raman, XPS, MET ...) et leur morphologie (MEB). Les propriétés de conduction (conductivité ionique, énergie d'activation) seront déterminées par spectroscopie d'impédance à différentes températures. Des électrolytes seront sélectionnés au cours de la thèse pour valider leur comportement en microbatteries complètes. La thèse s'effectuera à l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (CNRS UPR 9048) au sein d'une équipe mixte CEA/CNRS ayant une forte expertise dans le domaine des microaccumulateurs et des matériaux en film mince.

Microbatteries lithium(-ion) tout-solide pour applications haute température

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Micro-Batteries Embarquées

Ingénieur/Master Physico-Chimie des Materiaux

01-10-2017

SL-DRT-17-0026

frederic.lecras@cea.fr

L'objectif de cette thèse est de développer des microbatteries au lithium tout-solide adaptées au fonctionnement à température élevée (80-200°C), pour l'instrumentation de dispositifs en environnements sévères. Le premier volet de la thèse visera tout d'abord à évaluer le comportement (cyclage, impédance) à différentes températures en fonction du temps, des cycles et de l'état de charge de microbatteries conventionnelles Li/LiPON/LiCoO2, de manière à établir le niveau de performance de ces dispositifs et mettre en évidence les processus de vieillissement thermiquement activés. Un examen approfondi des microbatteries et de leurs constituants par différentes méthodes de caractérisation physico-chimiques (STEM-EELS, MEB-FIB, nanosonde Auger, DRX, spectroscopie Raman, XPS, ToF-SIMS?) visera à déterminer l'origine de ces processus. Le second volet aura dès lors pour objectif de proposer des améliorations de conception des microbatteries, notamment par le choix de matériaux d'électrode et d'électrolyte solide plus adaptés et/ou d'architecture spécifique, pour rendre ces systèmes plus robustes et mieux adaptés à des usages spécifiques. Pour cela de nouveaux matériaux d'électrode et/ou d'électrolytes seront élaborés par PVD (pulvérisation cathodique). La stabilité thermique de ces matériaux sera caractérisée individuellement (DSC, DRX, Raman,?), puis en association, de manière étudier la possible évolution des interfaces (XPS, ToF-SIMS, spectroscopie Auger). Enfin, les systèmes (microbatteries, micropiles) les plus pertinents seront finalisés et leur comportement électrochimique en température sera étudié. La thèse s'effectuera à l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (CNRS UPR 9048) au sein d'une équipe mixte CEA/CNRS ayant une forte expertise dans le domaine des micro-accumulateurs et des matériaux en film mince.

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