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Mécanismes de dégradation de l'électrode à oxygène en Ferro-cobaltite de Lanthane dopée au Strontium pour cellules à oxydes solides

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Production d'Hydrogène

Master 2 en matériaux et/ou électrochimie. Des compétences en modélisation seront appréciées.

01-10-2020

SL-DRT-20-0622

bertrand.morel@cea.fr

Solutions avancées pour l?hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique (.pdf)

Les cellules à oxydes solides ("SOCs" pour "Solid Oxide Cells") sont des convertisseurs électrochimiques fonctionnant à hautes températures qui peuvent transformer un gaz en électricité en mode pile à combustibles (SOFC) ou inversement en électrolyse (SOEC). Ces systèmes ont récemment attiré un attention croissante grâce à une grande flexibilité d'utilisation et des rendements énergétiques très importants. Ces avantages permettent d'envisager diverses applications technologiques qui pourraient offrir des solutions innovantes pour une transition vers un marché de l'énergie renouvelable. Néanmoins, la durabilité des cellules à oxydes solides reste à ce jour insuffisante pour un déploiement industriel à grande échelle. Parmi les différents phénomènes de dégradation, la déstabilisation du matériau d'électrode à oxygène, classiquement composé d'une Ferro-Cobaltite de Lanthane dopée au Strontium (LSCF), contribue significativement au vieillissement de la cellule. Dans ce contexte, le travail de thèse consistera à étudier les mécanismes contrôlant la démixtion du matériau d'électrode à oxygène associée à des phénomènes de diffusion des éléments chimiques. Pour ce faire, une approche expérimentale et de modélisation sera adoptée. Des tests électrochimiques de longues durées seront réalisés et les électrodes vieillies seront caractérisées par fluorescence et diffraction des rayons X synchrotrons à l'échelle nanométrique. Les données acquises seront introduites dans une modélisation multi-échelle pour analyser les résultats. Des recommandations sur les matériaux et les conditions de mises en forme seront finalement proposées en vue d'améliorer la durée de vie des cellules.

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Mémoires à Changement de Phase pour le n?ud technologique CMOS 28 nm et au-delà: nouvelles frontières et innovations aux limites de la feuille de route de la miniaturisation de la mémoire non-volatile pour les microcontrôleurs pour les applications automobiles de demain

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

M2

01-10-2020

SL-DRT-20-0630

gabriele.navarro@cea.fr

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

La mémoire à changement de phase (PCM) représente un candidat majeur parmi les technologies de mémoire résistive non volatile (NVM). La PCM présente des propriétés en même temps des DRAM et des Flash, et son état avancé en termes de développement et d'industrialisation dans les applications « Storage Class » (SCM) et dans les microcontrôleurs embarqués basés sur PCM pour les applications automobiles, en font une percée indéniable dans le scénario des dispositifs de mémoire actuel. Afin de cibler les applications automobiles dans des n?uds technologiques jusqu'à 10nm, la prochaine génération de PCM devrait faire face à une mise à l'échelle extrême et garantir en même temps : l'intégrité des matériaux pendant les étapes de fabrication ; des opérations à faible puissance ; la fiabilité dans un environnement à haute température. L'objectif de la thèse est de contribuer au développement de la prochaine génération de PCM non volatile pour les applications automobiles embarquées. De nouveaux matériaux et de nouvelles architectures seront étudiés impliquant des analyses physico-chimiques et la caractérisation électrique des prototypes du LETI et industriels de mémoire PCM. De plus, l'étudiant sera impliqué dans la collaboration avec le partenaire industriel et des experts au niveau international dans le domaine des matériaux à changement de phase.

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Modélisation multi-échelle de l'environnement électromagnétique de bits quantiques

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Simulation et Modélisation

Master 2 ou école d'ingénieur physique,electronique, électrotechnique

01-10-2020

SL-DRT-20-0637

helene.jacquinot@cea.fr

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

Modélisation multi-échelle de l'environnement électromagnétique de bits quantiques Dans un futur proche, les technologies de l'information quantique pourraient amener à des percées dans le monde de l'informatique et des communications. Parmi les différentes approches basées sur les semi-conducteurs, l'utilisation de bits quantiques (qubit) sur SOI (Silicon on Insulator) est une approche alternative aux qubits supraconducteurs [1]. En effet, les qubits de spin sur SOI sont beaucoup plus compacts et ont montrés ces dernières années des avancées considérables, avec un long temps de cohérence et une rotation rapide du spin. Un défi à relever à l'heure actuelle est d'étudier la possibilité d'étendre le nombre de dispositifs unitaires au sein du réseau de qubit de spin sur SOI, en prenant en compte la plateforme électronique en technologie CMOS, permettant le contrôle, la lecture et l'initialisation de l'état quantique des qubits [2]. L'objectif principal de la thèse est d'évaluer différentes stratégies pour l'implémentation du contrôle de spin par utilisation de signaux micro-ondes dans le cadre de réseaux bidimensionnels de qubits. Le candidat aura pour mission de i) caractériser des structures de test RF (radiofréquence) à très basse température en utilisant un équipement à l'état de l'art et comparer les résultats obtenus avec des simulations électromagnétiques spécifiques, ii) développer une boîte à outils pour permettre une optimisation multi-échelle allant du qubit unitaire au réseau de qubits, iii) intégrer le contrôle RF du spin dans le cadre d'un réseau bidimensionnel de qubits utilisant les technologies silicium du CEA-LETI. Ces travaux de thèse s'effectueront dans le cadre d'un projet de collaboration tripartite ente le CEA-LETI, le CEA-IRIG et le CNRS-Institut Néel (ERC ?Qucube?). [1] Maurand, R. et al. A CMOS silicon spin qubit, Nat. Communications 7, 13575 (2016). [2] Meunier, T. et al. Towards scalable quantum computing based on silicon spin, Symp. on VLSI Technology, 2019.

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Intégration de réseaux de Bragg haute température au sein de structures métalliques obtenues par fabrication additive

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs Fibres Optiques

Master 2 Instrumentation, fibre optique, matériau, fabrication additive, métallurgie

01-10-2020

SL-DRT-20-0645

guillaume.laffont@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d?économie de matériaux (.pdf)

Le sujet de thèse proposé par le laboratoire LCFO de la DRT (au LIST/DM2I/SCI) en partenariat avec le laboratoire LISL de la DEN (au DPC/SEARS), spécialiste de la fabrication additive métal, vise à développer des méthodes d'intégration de Capteurs à Fibres Optiques à réseaux de Bragg résistant aux très hautes températures au sein de pièces métalliques, en particulier pour l'aéronautique ou l'industrie nucléaire, réalisées en fabrication additive (impression 3D) métal. Des développements récents ont permis de développer des réseaux de Bragg ultra-stables en température (au-delà de 1000 °C) à l'aide de modes d'écriture directe par laser femtoseconde. Ces transducteurs de température et déformation, inscrits dans des fibres optiques spécialement conçues pour les environnements à très haute température, seront utilisés pour l'instrumentation de pièces métalliques obtenues par fabrication additive sur lit de poudre, voire par projection. Ce projet vise à rendre possible la surveillance in situ des composants et pièces structurelles métalliques obtenues par fabrication additive 3D métal, ouvrant ainsi la voie au SHM intégré (Structural Health Monitoring) pour anticiper toute défaillance du procédé et optimiser les coûts d'exploitation par la mise en place de procédures de maintenances prédictive et conditionnelle.

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Apprentissage robuste et distribué de flux de données basé sur des systèmes multi-agents dans un environnement collaboratif

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Intelligence Artificielle et Apprentissage Automatique

Ingenieur/Master 2 en Artificial Intelligence (Machine Learning) avec de bonnes compétences en programmation

01-09-2019

SL-DRT-20-0665

sandra.garciarodriguez@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Actuellement, les flux de données sont présents dans de plus en plus d'applications et de domaines où la réactivité et la vitesse sont primordiales. Des axes de recherche ouverts concernent la création et le traitement de ces flux, en particulier dans des environnements distribués, hétérogènes et collaboratifs. En effet, les systèmes existants ne disposent généralement pas des moyens nécessaires pour collaborer, négocier, partager ou valider des flux de données dans ce type d'environnements hétérogènes. Les systèmes multi-agents donnent accès à certaines de ces fonctionnalités, mais il reste cependant encore beaucoup à faire pour les adapter aux caractéristiques des flux de données. L'objectif principal du sujet proposé consiste à utiliser des agents collaboratifs pour gérer des flux de données et faire face à différents défis tels que la gestion de flux non synchronisés provenant de différentes sources, l'augmentation de la robustesse des modèles en ligne qui traitent de tels flux (pour les rendre robustes à des modifications inattendues de l'environnement) et la génération de nouvelles métriques pour évaluer les besoins mentionnés précédemment. Ce travail s'appuiera sur la plateforme "Streamer" déjà existante dans le laboratoire.

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Modélisation hybride pour la simulation de l'inspection ultrasonore de pièces composites pour la détection d'endommagements ou de faiblesses aux inter-plis

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Acoustique

Ingénieur généraliste avec dominante numérique

01-10-2020

SL-DRT-20-0671

nicolas.leymarie@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Ce sujet concerne la modélisation de la propagation d'ondes acoustiques dans un milieu composite stratifié pour aider au design de nouvelles méthodes de contrôle non destructif par ultrasons. Les matériaux composites sont aujourd'hui largement utilisés dans le domaine de l'aéronautique mais restent sensibles aux chocs. Ces chocs, même à basse énergie, peuvent fragiliser la pièce en engendrant des endommagements localisés, principalement de la fissuration transverse et du délaminage. La mise en oeuvre de méthodes d'inspection de telles structures est très délicate en raison de leur caractère anisotrope, hétérogène et multicouches. La simulation numérique est alors une aide importante, tant pour l'analyse que pour la conception et l'optimisation des techniques de contrôle. Basé sur l'exploitation de techniques numériques innovantes, l'objectif de ce travail est de proposer des méthodes numériques dédiées à la simulation de contrôles avancés et en particulier sur l'analyse de contrôles en incidence oblique de défauts d'endommagement réalistes. Pour cela on s'appuiera sur les briques modèles récemment développées au CEA LIST autour de la solution transitoire par la méthode des éléments spectraux en travaillant spécifiquement sur des conditions d'interface effectives entre les plis du composite pour modéliser des décohésions de type délaminage ou des porosités aux inter-plis.

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