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Fabrication d'un reseau 2D de qubits en utilisant des origamis d'ADN

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

M2 physique des materiaux, microelectronique,

01-10-2021

SL-DRT-21-0759

raluca.tiron@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Cadre et contexte: Les technologies de l'information de demain vont avoir besoin de structures de plus en plus complexes qui, dans une démarche logique de miniaturisation, combinent à la fois la haute résolution, la haute densité ainsi que le design complexe (formes arrondies, empilement 3D, etc.). Dans ce contexte et pour répondre aux futures exigences des technologies, des nouvelles techniques de nano-structuration devront être envisagées. De par son gabarit nanométrique (diamètre de 2nm), sa propension à l'auto-assemblage, sa diversité structurale et les possibilités de fonctionnalisation, l'ADN constitue une brique de choix. Il offre notamment la possibilité de réaliser des architectures en 2D et en 3D, définies au nanomètre près. Travail demandé : cette thèse a pour objectif de démontrer la faisabilité de réseaux 2D de nanostructures en utilisant un masque en ADN. Des nouveaux origamis seront réalisés en visant une résolution ultime de quelques nanomètres, une densité de motifs compatible avec des applications microélectroniques, mais aussi un control nanométrique de l'alignement, en se basant sur les propriétés d'auto-assemblage de l'ADN. La partie technologique sera focalisée sur l'implémentation de ces structures sur plaque de silicium, en utilisant des procédés compatibles avec l'environnement salle blanche du Leti, afin de réaliser un démonstrateur morphologique. Le démonstrateur final sera un réseau 2D de qbits silicium.

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Structuration 3D par dépôt localisé

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

Nanotechnologies, Physique, Chimie

01-09-2021

SL-DRT-21-0760

guido.rademaker@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Traditionellement, la fabrication des semiconducteurs industrielle (CMOS) consiste d'un boucle des étapes: déposition des matériaux - lithographie - gravure - stripping. Cette boucle est répété plusieurs fois pour arriver à une structure 3D. Pour des applications "More than Moore", maintenant plus de flexibilité en terme de morphologie est demandée. Pour les applications "More Moore", on trouve des limites de matériaux et procédés innovateurs parfois font une combination déposition - gravure, ou lithographie - déposition. La thèse est proposée au sein de laboratoire lithographie avancée du CEA-Leti, avec accès aux matériaux de photo-lithographie industrielle, ainsi que les polymères auto-organisant comme les copolymères à bloc et les origamis d'ADN. Toutes ces matérieaux ont la capabilité de former des structures 3D. Ces structures peuvent être durcis par une croissance d'épitaxie, ou une déposition comme le Chemical Vapour Deposition (CVD), Atomic Layer Deposition (ALD), ou même Sequential Infiltration Synthesis (SIS). Dépendant de l'application, un fonctionallisation de surface par une traitement chimique peut être envisagé, pour arriver aux applications comme les capteurs biologiques et des méta-matériaux optiques et méchaniques. Le travail de la thèse commence avec un recherche bibliographique, suivi par une évaluation de faisabilité d'intégration au CEA-Leti, création d'une matrix organique avec un morphologie 3D à partir des matérieaux choisi, la dûrcissement ou fonctionalisation par un procédé de croissance ou dépôt, l'enlèvement des résidues organiques, la cáractérisation et métrologie de morphologie 3D. Enfin, l'objectif est d'arriver à une démonstrateur morphologique. Dans le cas il y a assez des résultats tôt dans la thèse, ensemble avec un département applicatif, l'évaluation fonctionelle d'un tel procédé est possible. Les travaux se finissent par l'écriture d'un manuscrit et la soutenance vis-à-vis un jury scientifique.

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Utilisation de multicouches polymère/semi-conducteur pour l'élaboration de substrats innovants

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire

MASTER 2 Physico-chimie des materiaux

01-04-2021

SL-DRT-21-0761

pierre.montmeat@cea.fr

Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (.pdf)

Depuis une trentaine d'année, la microélectronique fait appel aux matériaux de type polymère organique pour de nombreuses applications : la photolithographie, le packaging, la micro fluidique ou bien le collage. Dans cette dernière application, les polymères organiques sont des matériaux de choix car ils peuvent être mis en forme très facilement, ce qui permet d'obtenir des films dans une large gamme d'épaisseur (De 10 nm à 100 µm). Par ailleurs, ils résistent à des températures compatibles avec certains procédés d'élaboration des transistors. Et leur bonne propriété d'isolation électrique est souvent avantageuse. Dans ce contexte, on étudiera la réalisation de multicouches polymère/silicium pour l'élaboration de substrats innovants pour la micro électronique.

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développement et caractérisation de matériaux piézoélectriques conformables pour des applications médicales

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Composants Organiques

Sciences des matériaux, électronique

01-10-2021

SL-DRT-21-0767

mohammed.benwadih@cea.fr

Technologies pour la santé et l?environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Les récents progrès dans les matériaux, la fabrication, la biotechnologie et les systèmes ont favorisé de nombreux capteurs et actionneurs basés sur des matériaux piézoélectriques souples biocompatibles dans le domaine de la médecine. Dans cette thèse, les principes, les opportunités futures et les défis dans l'élaboration et la caractérisation de matériaux piézoélectriques conformables à usage médical seront examinés. Un capteur / actionneur piézoélectrique extensible, réalisé sur un substrat étirable, sera développé avec des matériaux (composites/polymères. Ces développements permettront d'étudier la faisabilité d'usage de tels composants piézoélectriques dans le domaine de la médecine. Le doctorant, avec les équipes en place, développera un composant piézoélectrique sur substrat étirable, via (i) l'utilisation d'un polymère piézoélectrique intrinsèquement extensible ou via (ii) la mise en ?uvre de matériaux composites (particules inorganiques piézoélectriques dans une matrice polymère). Le doctorant aura également un travail de caractérisation électrique à réaliser sur des matrices à bases de ces composants . Ce stage se déroulera dans le cadre d'une collaboration entre le laboratoire LGEF de l'INSA LYON pour les caractérisations fines piézoélectriques et le CEA_Liten pour les aspects choix matériaux/ développement process et caractérisation fondamentale des matériaux.

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Conception et validation expérimentale de nouveaux détecteurs OSL/FO adaptés à une dosimétrie neutronique en ligne pour l'assainissement-démantèlement et le post-accidentel

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs Fibres Optiques

École d'ingénieur ou université, options optique, instrumentation

01-10-2021

SL-DRT-21-0771

sylvain.magne@cea.fr

Dans le contexte de l'assainissement et démantèlement (A&D) d'infrastructures nucléaires, l'Institut LIST (CEA/Saclay) a développé un dispositif de dosimétrie photon en ligne et à distance par OSL (optically stimulated luminescence) couplée par fibre optique, validé sur certains chantiers de démantèlement (Marcoule, Cadarache). Les sondes OSL/FO miniaturisées permettent de réaliser des investigations radiologiques dans des zones difficiles d'accès, en complément des détecteurs conventionnels (caméra gamma, GM, CZT, etc.). Les opérateurs expriment le besoin d'une dosimétrie neutronique en ligne pour la filière plutonium mais aussi pour la gestion du post-accidentel nécessitant un effort de recherche important sur la sonde. Dans un premier temps, une analyse documentaire (publications, brevets) sera menée puis deux conceptions distinctes de capteurs seront étudiées au LIST/DM2I (SAC) et au DER (CAD) par codes Monte-Carlo (MCNP, TRIPOLI-4), adaptées respectivement à la détection de neutrons rapides et thermiques. Des cristaux commerciaux ou réalisés spécialement pour le projet sont envisagés pour la détection neutronique thermique. Un procédé de discrimination gamma/neutron sera également étudié en raison de l'omniprésence du rayonnement photonique, probablement par compensation via deux détecteurs de sensibilités complémentaires. Puis une première série de détecteurs sera élaborée sur la base des simulations et testée sous flux neutronique et sous rayonnement photonique à différentes énergies (à l'aide des unités de lecture OSL/FO existantes au DM2I/SAC). Diverses sources de neutrons pourront être utilisées au DM2I (SAPHIR), au DER ou à IRSN/CAD (AMANDE). Le retour d'expérience permettra de statuer sur leurs performances de détection et sur la capacité à séparer les deux contributions de rayonnement. Il servira à concevoir et réaliser une seconde série de détecteurs qui sera finalement testée en mode commun (neutron, photon) pour valider leur usage sur le terrain. Le candidat sera incité à publier et communiquer au plus tôt sur les résultats obtenus, après dépôt éventuel de brevet(s) et en amont de la rédaction de son mémoire de thèse.

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Ecoconception appliquée aux systèmes batteries

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

Laboratoire Prototypage et Procédés Système

Sciences des materiaux, energétique, electrochimie

01-10-2021

SL-DRT-21-0772

remy.panariello@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Lorsqu'un véhicule électrique est utilisé en France, son impact environnemental est dominé - en terme d'émissions de CO2 - par la production des batteries qui le composent. En attendant l'essor de chimies plus vertueuses, on s'interroge sur la possibilité de réduire de manière substantielle l'impact environnemental d'un pack batterie, en travaillant exclusivement sur les pièces et sous-systèmes situés autour des cellules: structure mécanique, système de gestion thermique, électronique embarquée etc... L'environnement des cellules peut-il significativement contribuer à réduire l'impact environnemental d'un véhicule électrique? Dans ce travail de thèse, nous nous proposons d'identifier et d'évaluer différentes pistes de conception permettant de réduire l'impact environnemental de packs batterie automobiles, en se focalisant ? au moins dans un premier temps ? sur les critères « changement climatique » et « consommation de matières minérales ». Nous nous appuierons sur l'approche et les méthodes d'écoconception et d'ACV pour évaluer l'impact de packs batterie actuels, et identifier des voies et solutions techniques prometteuses: stratégies de gestion thermique et électrique, conception mécanique alternative, sélection ou formulation de matériaux... L'évaluation des impacts et la recherche de compromis pourra se faire par simulation dans un premier temps. Nous chercherons ensuite à démontrer la viabilité de certaines de ces pistes par la réalisation de maquette(s) de module(s), s'appuyant notamment sur les technologies de fabrication additive. La thèse sera menée sur le site de Grenoble, en étroite collaboration entre le département de l'énergie pour les transports (DEHT), le département des nouveaux matériaux (DTNM), et le laboratoire G-SCOP spécialisé dans les méthodes d'analyse de cycle de vie. Elle couvrira des domaines scientifiques aussi variés que: ACV, simulation numérique, sciences des matériaux, conception, ou encore procédés de fabrication.

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