Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Développement d'un système ultrasonore de détection d'une signature olfactive

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Micro-Capteurs

Bac + 5 in Mechanics / Physics

01-09-2019

SL-DRT-19-0886

bruno.fain@cea.fr

Les Micromachined Ultrasonic Transducers (MUT) sont des microsystèmes initialement dédiés à l'émission et la réception d'ondes acoustiques ultrasonores, qui peuvent être utilisés dans de nombreux domaines (Echographie, capteurs d'empreintes)? Ces dispositifs suscitent un engouement particulier ces dernières années en raison des performances attendues en terme de coût, d'intégration et de possibilité de formation de faisceaux. Le service des composants microsystèmes du LETI regroupe en son sein l'ensemble des compétences nécessaires à la réalisation de ce type de composants, de la conception à la caractérisation. Il travaille actuellement au développement de MUTs à transduction piézoélectrique (pMUT) et capacitive (cMUT) pour des applications innovantes. Le thésard rejoindra le laboratoire des capteurs microsystèmes pour approfondir les connaissances sur les capteurs cMUTs et évaluer leur pertinence pour des applications de type capteurs gaz. Il évaluera la pertinence des capteurs existants pour la détection d'une signature olfactive par des caractérisations électriques (mesure de fonction de transfert par impédancemétrie, mesure du déplacement par vibrométrie laser et/ou holographie digitale) et des caractérisations sous gaz. Il confrontera les mesures avec des modèles analytiques et des simulations numériques pour interpréter les résultats. Le thésard sera ainsi amené à se forger une compréhension du fonctionnement des composants et sera à même de faire des propositions pour la conception de nouveaux cMUTs. Il suivra la réalisation des composants dans la ligne 200 mm de la salle blanche du LETI, en lien avec les équipes en charge de la fabrication des dispositifs. Il effectuera la caractérisation de ces composants et intégrera ces composants dans un système de détection dédié à des applications dans le domaine environnemental ou biomédical, en collaboration avec une jeune entreprise. On attend du candidat de solides bases en mécanique du solide, de bonnes notions en tests électriques et une forte culture expérimentale.

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

Département Technologies Silicium (LETI)

Laboratoire

MASTER Physique

01-10-2019

SL-DRT-19-0887

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.

Optimisation holistique et multidisciplinaire de la conception des bâtiments à énergie positive avec modèles de substitution

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Master2 recherche

01-10-2019

SL-DRT-19-0891

antoine.leconte@cea.fr

La future Réglementation Thermique vise à concevoir des bâtiments producteurs d'énergie (voire BEPOS) tout en limitant les émissions de CO2. Au-delà des aspects énergétiques et environnementaux, les critères socio-économiques sont cruciaux pour optimiser la conception d'un bâtiment. Malgré leur importance, ils sont très rarement pris en compte dans les processus d'optimisation car difficilement quantifiables avec des approches classiques de calcul. Par exemple, le comportement des occupants dépend des technologies mises en ?uvre, ce qui nécessite d'adapter en conséquent les scénarios utilisés dans les simulations dynamiques. Ces hypothèses de modélisation sont importantes car elles conditionnent au final les solutions optimales obtenues. Concevoir des bâtiments producteurs d'énergie introduit également de nouvelles parties prenantes et des cadres juridiques définissant les liens entre les acteurs en cas de couplage aux réseaux de chaleur et d'électricité par exemple. Des modèles représentatifs de ces différentes disciplines doivent donc être définis et associés correctement. L'approche holistique de la conception optimisée des bâtiments est finalement très peu développée en raison aussi des temps de calcul du fait des simulations dynamiques et des nombreux paramètres de décision. L'approche par modèle de substitution constitue une approche récente permettant de résoudre ce verrou. Elle a déjà été appliquée pour optimiser des grandeurs quantifiables comme les aspects environnementaux (énergie, confort, CO2?) et financiers. Désormais, il devient indispensable d'intégrer l'approche multidisciplinaire pour une meilleure représentation de la réalité à travers les aspects socio-économiques et juridiques. C'est tout l'enjeu de la thèse proposée qui permettra de mettre en ?uvre un modèle global et des critères de performance multidisciplinaires, au sein d'une méthodologie d'optimisation de critères à la fois quantitatifs et qualitatifs, avec modèles de substitution.

Caractérisation de batteries tout-solide utilisant les installations neutrons et synchrotron

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

Laboratoire Matériaux

Physicien de la matière molle

01-10-2019

SL-DRT-19-0894

lionel.picard@cea.fr

Ayant pour objectif d'améliorer la densité d'énergie massique et la sécurité des batteries au lithium, des batteries « tout-solides » sont actuellement en développement, composé d'un électrolyte soit polymère, soit (vitro)céramique, soit une combinaison des deux, connue sous le nom d'hybrides. Ces activités de recherche sont déjà bien implantée au CEA-Grenoble, au travers notamment de développements de matériaux céramiques conducteurs ioniques et de polymères conducteurs type « single-ion ». Dans ce contexte, le doctorant aura pour objectif de supporter ces travaux au travers d'une meilleure compréhension des électrolytes hybrides. Pour cela, il caractérisera en détail la structure et les propriétés de tels systèmes, et plus particulièrement, leurs organisations locales/nanométriques, les interfaces organique/inorganiques et les interfaces électrolyte/électrode. Ces études utiliseront des matériaux déjà disponibles au CEA et des nouveaux matériaux de cathode provenant d'UMICORE, mais aussi des matériaux en cours de développement. Le doctorant utilisera des techniques neutroniques et synchrotron de ruptures, comme la diffusion aux petits angles, la tomographie, les micro-faisceaux et des techniques d'imageries, afin de caractériser les matériaux hybrides ex-situ et dans des dispositifs in-operando. Enfin, basé sur ses résultats, il proposera des voies potentielles d'optimisation de ces systèmes.

Étude et maitrise de la formation des composés intermétalliques dans les interconnexions utilisant des alliages à base d'indium

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'assemblage et de Packaging Photonique

Ingénieur ou titulaire d'un bac+5 en Sciences et Génie des Matériaux, physico-chimie.

01-09-2019

SL-DRT-19-0899

olivier.mailliart@cea.fr

Le DOPT développe au sein du CEA-LETI des composants photoniques, tels que des micro-écrans, des capteurs dans le visible et l'infra-rouge ou encore des capteurs courbes (Pixcurve). La fabrication de ces composants nécessite de réaliser des assemblages mécaniques et électriques (interconnexions) entre un circuit de lecture en silicium et un circuit de détection (capteur) ou d'affichage (micro-écran LED) d'une surface de l'ordre du cm². Ces jonctions sont généralement réalisées par brasage à l'échelle du pixel (de l'ordre de 10µm), c'est-à-dire qu'un composant à la résolution SXGA (HD) comporte plus d'un million de micro-assemblages. Le brasage est une technique d'assemblage consistant à faire fondre un métal d'apport, la brasure, entre les éléments à assembler. Lorsque la brasure se solidifie, la jonction est créée. Actuellement, la brasure mise en ?uvre est un métal pur à bas point de fusion : l'indium. L'augmentation de la résolution et de la compacité de ces composants imposent une augmentation de la densité de pixels et donc une diminution de la distance entre deux interconnexions (pas pixel). La réduction de la taille des interconnexions met en évidence certains phénomènes qui étaient jusqu'alors négligeables pour des dimensions plus importantes. A titre d'exemple, lors du mouillage des pads (UBM : Under Bump Metallization) en or par l'alliage liquide (In), un composé intermétallique (IMC : Inter Metallic Compound) de quelques microns d'épaisseur se forme à l'interface. Ce produit de réaction est considéré comme étant négligeable jusqu'au pas de 15µmEn diminuant la distance entre les interconnexions (inférieure à 10µm), la proportion d'intermétallique devient supérieure à celle de l'indium au sein du joint. Cette modification de la structure de l'interconnexion peut entrainer des problèmes lors de la fabrication des composants ainsi que des défaillances au cours de leur utilisation. L'objectif de l'étude proposée dans le cadre de cette thèse est de comprendre et de maitriser la formation des intermétalliques aux interfaces entre la brasure et la métallisation (UBM) : - Compréhension de l'existant sur les billes d'indium (Interaction In/Au): o Réalisation d'expériences de mouillage o Caractérisations fines d'échantillons pour plusieurs tailles d'interconnexions (cross section par polissage ionique, MEB, TEM) : étude de la réactivité interfaciale. o Influence des paramètres d'assemblage (dimensions, température, atmosphère) sur la formation des IMC - Proposition d'amélioration de la structure de l'interconnexion o Modification de l'empilement de l'UBM : définition de la nature et de l'épaisseur des couches à mettre en ?uvre sur la base d'une étude bibliographique et d'une analyse thermodynamique des interactions mises en jeu dans l'empilement. o Fabrication et caractérisation (métallographie, vieillissement, fiabilité) des composants élaborés avec les interconnexions sélectionnées. - Etude de l'assemblage réalisé avec des alliages à base d'In (si l'avancement des travaux le permet) o Le laboratoire développe des alliages à bas point de fusion (à base d'indium) en remplacement de l'In. Il serait intéressant de comparer la réactivité de ces alliages binaires ou ternaires vis-à-vis de l'UBM (température d'assemblage plus faible et activité réduite de l'indium).

Robustesse et confidentialité dans les réseaux de neurones pour les graphes : cryptage homomorphique et algorithmes aléatoires

DM2I (LIST)

Laboratoire d'Analyse des Données et d'Intelligence des Systèmes

M2 ou école d'ingénieur en mathématiques appliquées ou informatique

01-10-2019

SL-DRT-19-0907

cedric.gouy-pailler@cea.fr

Dans de nombreux domaines, les graphes constituent une représentation naturelle efficace pour différents types de données. Des exemples notables existent pour réaliser des analyses comportementales dans les domaines de la cybersécurité ou de l'analyse des réseaux sociaux. Dans le premier cas, le comportement des utilisateurs sur Internet peut être observé par leurs requêtes DNS, interprétées comme les étapes successives d'un marcheur aléatoire sur un graphe dans lequel les noms de domaine sont les sommets et les arêtes représentent le comportement moyen au niveau de la population. Il est alors possible d'étudier le comportement des utilisateurs en analysant le sous-graphe induit par des mouvements d'un unique utilisateur. Dans le cas de l'analyse des réseaux sociaux, les représentations graphiques résultent naturellement des interactions de l'utilisateur. Les n?uds symbolisent ainsi les utilisateurs, et leurs interactions peuvent être interprétées comme des arêtes (partage d'intérêts ou de messages). Comprendre et analyser les structures des graphes est donc un outil clé dans de nombreux domaines d'applications réelles. Il est donc essentiel de trouver des méthodes efficaces et robustes pour la classification ou le regroupement de noeuds ou de graphes. Dans ce contexte, les réseaux de neurones sur graphes apparaissent comme une technologie clé, mais soulèvent des questions cruciales quant à leur robustesse face aux attaques contradictoires (adversarial attacks) et à la confidentialité des données qu'elles manipulent. L'objectif de cette thèse est d'explorer la robustesse et la confidentialité des approches basées sur les réseaux de neurones sur graphes, en examinant des solutions combinant des algorithmes à réponses aléatoires et le cryptage homomorphique afin d'assurer un compromis satisfaisant entre performance, robustesse et confidentialité des données.

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