Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Propagation d'ondes élastiques dans les guides enfouis: Modélisation du problème direct et imagerie par méthode d'échantillonnage

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Méthodes CND

2cole d'ingénieur ou master 2, mathématiques appliquées / mécanique

01-10-2019

SL-DRT-19-0627

arnaud.recoquillay@cea.fr

De nombreuses structures utilisées industriellement peuvent être considérées comme des guides d'ondes comme les plaques, les tuyaux ou encore les rails. Une stratégie de contrôle efficace de ces structures est donc critique, qu'il s'agisse de Contrôle Non Destructif (CND) ou de Contrôle Santé Intégré (ou Structural Health Monitoring, SHM). De plus, en situation de fonctionnement, nombre de ces guides d'ondes sont enfouis car entourés d'un fluide ou d'un solide dans lequel les ondes vont pouvoir se propager, situation non maitrisée aussi bien du point de vue de la simulation de la propagation des ondes que du contrôle en lui-même, des conversions de mode et des pertes énergétiques étant induites par le milieu environnant. Cette thèse a donc deux objectifs : le premier objectif est la conception d'outils de simulation adaptés aux guides enfouis. Contrairement à la situation usuelle des guides fermés, où la section du guide est bornée, les guides enfouis présentent une section infinie, ce qui implique la présence de nouveaux types de modes dans le guide. Il est donc nécessaire de mettre au points des outils adaptés au calcul de ces modes, par exemple au moyen de Perfectly Matched Layers (PML). Une fois les modes calculés, ceux-ci seront utilisés afin de simuler efficacement la diffraction par un défaut : comme dans le cas d'un guide fermé, le couplage entre un modèle éléments finis dans une zone restreinte autour du défaut et un modèle analytique de propagation du champ dans le reste du guide sera réalisé grâce à des conditions transparentes basées sur la décomposition modale. Le deuxième objectif est de mettre au point une méthode de contrôle adaptée aux guides enfouis. Des travaux récents ont prouvé l'applicabilité des méthodes d'échantillonnage telle que la Linear Sampling Method au contrôle non destructif des guides d'ondes élastiques. L'objectif est alors d'étendre ces travaux au cas des guides enfouis. A nouveau, les spécificités des guides enfouis vont nécessiter un travail aussi bien théorique que numérique, afin de justifier la méthode, de l'éprouver mais aussi de déterminer les limitations pratiques liées à la radiation des modes dans le milieu environnant. La même stratégie qu'en guide fermé pourra être adoptée, à savoir de développer la méthode d'abord dans un cas idéal, régime fréquentiel avec des données selon les sections, puis de l'étendre étape par étape vers des données réalistes, en considérant des données en surface du guide puis en régime temporel. Une fois validée, cette technique pourrait permettre de caractériser des défauts, par exemple de corrosion, dans des zones inaccessibles par des méthodes de CND traditionnelles.

Fabrication additive de ferrite pour l'électronique de puissance

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Matériaux Avancés et mise en forme

Science des matériaux et physico-chimie des matériaux

01-10-2019

SL-DRT-19-0630

ulrich.soupremanien@cea.fr

L'électronique de puissance est devenue en quelques années une technologie incontournable qui s'est rependue dans le monde de l'électrotechnique. D'ici à 2030, près de 80% de l'énergie électrique devrait transiter par un étage contrôlé par de l'électronique de puissance. L'enjeu actuel des développements est focalisé sur l'augmentation des fréquences de commutation pour en particulier améliorer les rendements des convertisseurs. Les fréquences de fonctionnement peuvent aujourd'hui atteindre des valeurs supérieures au MHz et les densités d'énergie visées seront de 5 à 10 fois supérieures à celles des composants réalisés sur silicium. Des verrous importants existent puisque l'analyse d'un convertisseur complet montre que les performances non optimisées des composants passifs opérants à très hautes vitesse de commutation constituent une barrière dit critique. Des efforts significatifs pour développer des composants magnétiques passifs dont l'efficacité (faibles pertes), le fonctionnement à haute fréquence et le contrôle dimensionnel (réduction d'échelle et gestion thermique) sont optimisés, sont nécessaires. La stéréolithographie (SLA) apparait comme une technique de fabrication additive intéressante pour pallier les problématiques dimensionnelles discutées ici. Cette technologie offre la possibilité de concevoir des géométries de pièces complexes (architecturées et/ou alvéolaires). Le principal verrou en SLA concerne l'interaction « lumière UV ? résine chargée » photoréticulable. Le ferrite absorbe le rayonnement UV et inhibe la réaction de photopolymérisation à haut taux de charge (>45%vol), taux de charge nécessaire pour obtenir un matériau fritté dense. Une fonctionnalisation du ferrite devient nécessaire pour obtenir une résine chargée réticulable.

Transistors synaptiques nanoionique à effet de champ pour applications neuromorphiques

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Micro-Batteries Embarquées

physique/électrochimie

01-09-2019

SL-DRT-19-0631

sami.oukassi@cea.fr

Le calcul neuromorphique représente une innovation technologique majeure qui vise à effectuer des opérations logiques de façon intelligente et avec une très faible consommation d'énergie, et nécessite la construction de systèmes faisant appel à des éléments synaptiques bio-réalistes, avec des mécanismes de configuration robustes. En conséquence, il existe une forte recrudescence d'intérêt de recherche autour de la construction de systèmes neuromorphiques, en particulier en exploitant l'évolutivité et la fonctionnalité des dispositifs émergents (memristors, Reram). Récemment, Il a été observé un intérêt croissant pour les architectures à trois terminaux (memtransistors), dont l'architecture a été jugée favorable pour réaliser des fonctions synaptiques complexes. Aujourd'hui, le transistor ionique à effet de champs apparait comme l'un des candidats les plus prometteurs, en raison de sa faible consommation énergétique, son évolutivité et son intégration. L'architecture du composant est basée sur l'utilisation d'un conducteur ionique comme un diélectrique de grille pour contrôler la migration d'ions depuis et vers le canal du transistor. Dans ce contexte, l'objectifs de cette thèse est l'étude de nouvelles architectures de transistors ioniques tout solide en tant que composant synaptiques pour applications neuromorphiques. L'objectif principal de la thèse est d'évaluation du comportement synaptique des transistors ioniques à effet de champs. Pour ce faire, une sélection de matériaux ainsi que différentes architectures de composants seront caractérisées : (i) canal à conducteur ionique simple ou (ii) canal double à conducteur ionique/électrode d'insertion. Le comportement synaptique sera évalué en termes de linéarité, symétrie, consommation énergétique etc? une phase de modélisation pourra être mise en ?uvre pour analyser les effets physiques ayant lieu au cours du fonctionnement du composant : la migration d'ions, le mode d'accumulation dans les différentes phases et interfaces seront décrits et simulés. Les différentes solutions technologiques seront ensuite évaluées en fonction des résultats obtenus. Ensuite, les différentes corrélations entre les aspects matériaux/empilements et performances synaptiques seront établies dans l'optique de proposer de nouvelles architectures optimisées.

Croissance epitaxiale et recuit laser nanosecondes d'heterostructures GeSn/SiGeSn

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

Master 2 ou Ecole d'Ingénieur, Science des Matériaux / Microélectronique / Optoélectronique

01-10-2019

SL-DRT-19-0635

Pablo.ACOSTAALBA@cea.fr

Le CEA LETI, qui s'est équipé dès 2015 des capacités de déposer par épitaxie des empilements GeSn/SiGeSn sur substrats 200mm, est à l'état de l'art mondial dans plusieurs de leurs domaines applicatifs. Dans le but d'obtenir des lasers pompés électriquement fonctionnant à température ambiante et des photo-détecteurs Infra-Rouge performants, nous allons explorer, lors de cette thèse, le dopage de type n et p de ces couches, que ce soit par implantation ionique ou directement lors de la croissance épitaxiale (dopage in-situ). Afin de tirer pleinement partie de ces couches dopées, nous devrons réaliser des recuits de recristallisation et d'activation électrique. Avec les techniques standards de recuit, nous allons nous heurter à la grande instabilité des empilements GeSn/SiGeSn (précipitation / ségrégation de surface). C'est pour cela que nous évaluerons, lors de cette thèse, l'apport du recuit laser nanoseconde sur le propriétés structurales et électriques de ces hétérostructures. Ces recuits laser, mis en ?uvre dans notre nouvel équipement SCREEN-LASSE LT3100, seront parmi les premiers menés sur ce type de semiconducteurs. On s'intéressera tout particulièrement à la qualité cristalline, le niveau de dopage, la rugosité de surface, la ségrégation/agglomération de l'étain et la composition chimique de ces empilements et leur évolution avec les paramètres procédés (recuit laser comme épitaxie). Ces connaissances seront mises à profit pour la fabrication de dispositifs innovants en optoélectronique.

Intelligence artificielle pour le décodage de commandes motrices de sujets handicapés, grâce à des interfaces cerveau-machine à usage chronique

Clinatec (LETI)

Clinatec (LETI)

MSc in signal processing, computer science, applied mathematics

01-10-2019

SL-DRT-19-0636

tetiana.aksenova@cea.fr

La thèse s'effectuera dans le cadre du projet multidisciplinaire Brain Computer Interface (BCI) au CEA/LETI/CLINATEC® (Grenoble) en collaboration avec le CEA/LIST (Paris-Saclay), France. L'objectif global du projet est d'améliorer l'autonomie des personnes avec un handicap moteur grave. Ce projet est basé sur la mesure de l'activité neuronale au niveau du cortex moteur cérébral (ElectroCorticoGramme - ECoG) et le traitement de signal en temps réel en vue de contrôler des effecteurs complexes avec plusieurs degrés de liberté tels que l'exosquelette de 4 membres. Le défi: il s'agit de la première étude BCI basée sur des mesures ECoG chroniques avec des sujets tétraplégiques. La faisabilité de ce projet est rendue possible par les développements technologiques obtenus, en particulier, un dispositif implantable de mesure chronique d'electrocorticogrammes, nommé WIMAGINE®, a été développé. L'étude BCI basée sur des enregistrements chroniques ECoG permettra un entrainement sur le long terme pour le contrôle d'effecteurs complexes en vue d'un usage au quotidien par des patients tétraplégiques. Pour cela, il est nécessaire de développer des algorithmes innovants de décodage en temps-réel de l'activité cérébrale permettant un contrôle robuste et précis d'un grand nombre de degré de liberté (pour le contrôle de plusieurs membres d'un exosquelette). La mission du candidat consistera à élaborer des stratégies de décodage basées sur des approches d'Intelligence Artificielle (Artificial Intelegence, AI), pour le contrôle d'effecteurs complexes pour usage au quotidien par des patients en situation de handicap. Le candidat sera amené à mettre en ?uvre ces algorithmes et à les intégrer à la plateforme de logiciel du projet BCI.

Analyse et atténuation de la dégradation de l'ionomère dans les électrodes de PEMFC : électrochimie combinée à la caractérisation Operando par neutrons et Rayons X

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

Laboratoire Analyse électrochimique et Post mortem

Electrochimie - Matériaux - Physico-Chimie

01-10-2019

SL-DRT-19-0638

sylvie.escribano@cea.fr

Malgré les améliorations apportées au cours de la dernière décennie, il est encore nécessaire d'améliorer les performances et la durabilité des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) pour pouvoir concurrencer les technologies existantes. Malgré son rôle probablement majeur dans les pertes de performances, peu d'études ont été menées sur le ionomère conducteur protonique contenu dans les électrodes, en raison de la difficulté de caractériser sa distribution et ses propriétés. Ainsi, les mécanismes de dégradation de l'ionomère en cours de fonctionnement, qui dépendent fortement de la teneur en eau, restent encore largement hypothétiques. Il est toutefois présumé que ces mécanismes sont associés à des modifications de sa répartition, de sa structure chimique et physique, de ses propriétés de transport ou encore à sa contamination par des cations. Dans cette thèse, nous souhaitons élucider les mécanismes en couplant des caractérisations électrochimiques et microstructurales avec des expériences in situ et Operando utilisant des neutrons (ILL) et des rayons X (ESRF, SOLEIL), incluant notamment des tests de vieillissement accélérés afin de corréler simultanément la dégradation de performance et la modification locale des matériaux. Plus précisément, la structure de l'ionomère sera étudiée par SANS et la teneur en eau dans les électrodes par radiographie neutronique. Les résultats seront exploités en vue d'améliorer la durabilité des PEMFC en ajustant la composition des électrodes et en proposant des stratégies de fonctionnement plus appropriées en tant que voies d'atténuation de la dégradation qui seront validées suivant un protocole de vieillissement sélectionné. Atteindre ces objectifs est essentiel pour l'adoption généralisée de la PEMFC dans les systèmes de transport propres.

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