Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Méthodes de time-stepping non-régulières pour le contact frottant en présence de non-linéarités géométriques

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire de Simulation Interactive

Master en mathématiques appliquées et/ou analyse numérique ou diplôme équivalent

01-10-2019

SL-DRT-19-0801

xavier.merlhiot@cea.fr

La simulation de la dynamique des systèmes multi-corps avec contacts intermittents possède plusieurs domaine d'applications, allant de l'ingénierie de la conception de produits industriels (disjoncteurs, mécanismes d'horlogerie...) au développement de simulateurs temps-réel de systèmes complexes (robots télé-opérés évoluant en milieu hostile, levages offshore, prototypage de processus d'assemblage dans l'industrie manufacturière...) en passant par l'étude des milieux granulaires. Même si des méthodes numériques issues de la mécanique non-régulière permettent aujourd'hui d'aboutir globalement à des simulations robustes et performantes de tels systèmes, un certain nombre de cas d'application atteignent les limites des schémas actuels et des solveurs associés. Notamment, il est fréquent qu'il soit nécessaire d'invoquer des modèles de frottement sec au contact du type frottement de Coulomb, en présence d'inévitables non-linéarités dans la cinématique des contacts. En effet, ces non-linéarités peuvent provenir non seulement de la courbure des surfaces en contact, mais aussi de non-linéarités intrinsèques aux cinématiques de mouvement relatif des solides, en particulier en présence de grandes rotations. Cette thèse a pour objectif de dépasser les limites actuelles des méthodes numériques dans ce type de situation, en proposant de nouveaux schémas numériques ainsi que des solveurs adaptés aux contraintes applicatives. Dans ce sens, une attention particulière sera portée sur la robustesse des méthodes proposées (comportement énergétique, solvabilité des systèmes algébriques construits, etc.) ainsi que sur l'efficacité globale des méthodes (niveaux de performance atteignables, possibilités de parallélisation, applicabilité à des contextes de simulation temps-réel).

Nouveaux composants de puissance GaN à intelligence intégrée : Etude et mise en ?uvre dans une application industrielle

Département Systèmes

Laboratoire Electronique Energie et Puissance

Master2 recherche électronique, microélectronique, optoélectronique, électrotechnique

01-10-2019

SL-DRT-19-0832

leo.sterna@cea.fr

L'émergence des nouveaux transistors de puissance HEMT GaN en électronique de puissance ouvre de nombreuses perspectives permettant l'amélioration des performances des convertisseurs de puissance : augmentation de la densité de puissance et du rendement, fonctionnement à haute température. Afin de fiabiliser la mise en ?uvre de ces transistors GaN au sein d'un environnement convertisseur, le monitoring des différents signaux aux bornes du composant est incontournable. La mesure du courant instantané dans le transistor constitue alors un verrou, et reste à ce jour peu étudiée pour les transistors HEMT GaN. Le CEA Leti dispose d'une technologie et de composants spécifiques permettant la mesure de courant instantané avec une très bonne dynamique. Cette thèse se propose d'étudier et de mettre en ?uvre des circuits de mesure type miroir de courant pour transistors de puissance HEMT GaN. Le doctorant portera ses réflexions sur les applications possibles ce capteur de courant pouvant permettre la protection du transistor en courant, voire le contrôle dynamique du transistor en commutation. Cette fonction de monitoring sera à intégrer au sein d'un circuit de driver spécifique, l'objectif final de la thèse étant de proposer un circuit de driver avec capteur de courant et retour de commande sur le transistor. Le doctorant sera accueilli au sein du L2EP, laboratoire d'électronique de puissance. L'encadrement scientifique sera assuré par des chercheurs du laboratoire universitaire du G2ELab en co-encadrement avec les ingénieurs-chercheurs du CEA Leti. Le doctorant évoluera ainsi dans un environnement innovant pluridisciplinaire.

Fabrication d'un cube logique/memoire dedie au calcul dans la memoire

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire d'Intégration des Composants pour la Logique

master microelectronics

01-10-2019

SL-DRT-19-0841

francois.andrieu@cea.fr

Pour répondre à différents enjeux scientifiques et sociétaux, les circuits intégrés de demain doivent gagner en efficacité énergétique. Or, la majorité de leur énergie est aujourd'hui consommée par les transferts de données entre les blocs mémoire et logique dans des architectures circuit de type Von-Neumann. Une solution émergente et disruptive à ce problème consiste à rendre possible des calculs directement dans la mémoire (« In-Memory Computing »). Les nouvelles technologies de mémoires résistives non-volatiles et de transistors à nanofils de silicium développées au LETI et intégrées en 3D permettraient de proposer pour la première fois une solution technologique performante et viable à un calcul intensif dans la mémoire. Le LETI s'est vu attribué une bourse de recherche prestigieuse de l'European Research Council (ERC). Ce projet sera transverse: de l'application à l'implémentation technologique, en passant par le logiciel et le circuit. Le but est de créer des nano-fonctionnalités en mixant à très faible échelle des dispositifs logiques et mémoires à très grande densité et très grosses capacités. Un accélérateur circuit de In-Memory-Computing sera conçu et fabriqué au LETI, permettant d'améliorer les performances énergétique d'un facteur 20 par rapport à un circuit Von-Neumann de l'état de l'art. Cette technologie qui apporte de l'intelligence dans la mémoire devrait non seulement révolutionner les applications telles que l'Intelligence Artificielle, l'apprentissage machine, l'analyse de données mais pourrait aussi constituer le c?ur des futurs circuits intégrés de demain, visant la basse consommation ou la forte efficacité énergétique. La thèse proposée s'inscrit dans ce projet et vise à fabriquer et caractériser un CUBE logique/mémoire dédié au "In-Memory-Computing".

Compréhension des phénomènes de transport des espèces chimiques dans un procédé de post-fonctionnalisation de matériaux industriels par imprégnation sous CO2 supercritique

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Eco-procédés et EnVironnement

mécanique, énergétique, génie des procédés, gènie civil

01-10-2019

SL-DRT-19-0854

olivier.lebaigue@cea.fr

Problème technique et contexte : Conférer à façon des propriétés de polymères qui ne peuvent être obtenues a priori Objectif : procédé « green » de post-fonctionnalisation = typiquement par imprégnation - Le principe consiste à utiliser le scCO2 comme vecteur d'espèces chimiques au sein d'un matériau afin de l'en imprégner et d'y réaliser les réactions chimiques nécessaires pour obtenir la fonctionnalité recherchée. - Exemple de propriétés : hydrophobicité, renfort thermique, renfort mécanique, conduction électrique, coloration, tenue aux UV, ? Approche : expérimentations et modélisation multi-échelles des phénomènes de transport jusqu'au c?ur d'un matériau d'espèces chimiques solubilisées dans le scCO2. - Développement de mesures quantitatives (e.g., concentration dans le fluide par spectroscopie Raman, diffusivité dans le polymère gonflé par RMN, ?) - Mécanismes de solubilisation de molécules par le scCO2 (rôle d'un éventuel co-solvent) - Fluidique du scCO2 dans un réacteur, transport des molécules, diffusivité d'espèces en fluide supercritique - Interaction du scCO2 "chargé" avec l'interface du matériau à traiter (fermeture/ouverture du réseau de surface?) - Diffusion du scCO2 "chargé" au sein du matériau (adsorption, réaction, diffusion non-fickienne ?) Plan de travail : 1. Étude de la solubilité et de la diffusion au sein du fluide scCO2 des espèces chimiques nécessaires pour obtenir les fonctionnalités recherchées. 2. Étude du gonflement sous scCO2 de deux matrices polymères sélectionnées pour les applications industrielles ultérieures. 3. Étude de la diffusion dans le solide des solutés modèles. 4. Analyse des interactions physico-chimiques et chimiques entre solutés et matrices polymères.

Films diamant épitaxiés de haute qualité cristalline pour applications en électronique de puissance

DM2I (LIST)

Laboratoire Capteurs Diamants

M2 Physique du solide ? Matériaux (Écoles d'Ingénieur, Université)

01-10-2019

SL-DRT-19-0856

samuel.saada@cea.fr

Le diamant possède une conductivité thermique hors norme associée à des propriétés électroniques exceptionnelles qui en font un matériau ultime pour l'électronique de puissance. Cependant, ces propriétés sont très dépendantes de la qualité cristalline du matériau. Le diamant épitaxié sur un hétérosubstrat d'iridium est aujourd'hui un matériau très attractif puisqu'il permet d'envisager la réalisation de wafers de diamant de haute qualité cristalline. Une telle filière de wafers n'existe pas aujourd'hui. La qualité cristalline de ce matériau connaît des améliorations progressives. Une densité de dislocations voisine de 10^7 / cm2, pour un film de 60 µm d'épaisseur, a été très récemment obtenue par une équipe japonaise en mettant en ?uvre une stratégie de croissance latérale [1]. Le CEA LIST réalise l'hétéroépitaxie du diamant sur des pseudo-substrats de Ir/SrTiO3/Si(001) en mettant en ?uvre une méthode de nucléation assistée par polarisation dans un bâti de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) assisté par plasma connecté à un ensemble UHV d'analyse de surface. La qualité des films de 300 microns obtenus est à l'état de l'art avec une mosaïcité de 0.6° et une désorientation dans le plan de 0.7° [2, 3]. Des mesures locales en cathodoluminescence ont permis d'estimer la densité de dislocations à 4 × 10^6 / cm2. Ces films sont homogènes sur des surfaces de 1 cm2. L'objectif principal de cette thèse est de mieux contrôler et de réduire la densité de défauts structuraux formés dans les films hétéroépitaxiés sur ces pseudo-substrats de 1 cm2 en appliquant une stratégie de croissance innovante récemment brevetée par le laboratoire [4]. Il s'agira de déterminer les paramètres expérimentaux mis en jeu et de caractériser finement la qualité cristalline et les défauts structuraux générés dans les films en fonction de leur épaisseur par des mesures en diffraction des rayons X, spectroscopie Raman et cathodoluminescence. Les meilleurs films hétéroépitaxiés seront alors utilisés comme substrats pour réaliser des films de diamant dopés au bore (dopage de type p). Les caractéristiques électriques de ces films épitaxiés seront mesurées en collaboration avec le laboratoire GEEPS (Paris-Saclay). [1] Ichikawa et al, High crystalline quality heteroepitaxial diamond using grid-patterned nucleation and growth on Ir, Diam. Relat. Mater. (2019) doi.org/10.1016/j.diamond.2019.01.027 [2] Lee et al, Epitaxy of iridium on SrTiO3/Si (001): A promising scalable substrate for diamond heteroepitaxy, Diam. Relat. Mater. 66 (2016) 67. [3] Bensalah et al, Mosaicity, dislocations and strain in heteroepitaxial diamond grown on iridium, Diam. Relat. Mater. 66 (2016) 188. [4] Brevet déposé en décembre 2018, Delchevalrie, Arnault, Saada (2018).

Création et Fusion de trajectoires Magnéto-Visuel-Inertiel par SLAM collaboratif

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Vision & Ingénierie des Contenus (SAC)

Master 2 Automatique, Robotique

01-10-2019

SL-DRT-19-0861

vincent.gay-bellile@cea.fr

La problématique de la localisation en intérieur connaît un grand essor dans la communauté scientifique ces dernières années. En effet les applications sont nombreuses, dans le civil par exemple, les agences de marketing envisagent d'adapter l'affichage de la publicité en fonction de la position d'un utilisateur. Pour les militaires et les pompiers, une localisation précise dans les bâtiments pendant une intervention permettrait de faciliter et de rendre plus efficace le travail de soutien des forces restées à l'extérieur du bâtiment. Dans cette thèse nous étudierons la fusion de capteurs visuel/inertiel/magnétique pour résoudre le problème de navigation en intérieur à grande échelle. L'ajout d'un capteur magnétique à un système visuel/inertiel permettrait de corriger plus régulièrement et avec moins d'erreur la trajectoire lorsque l'utilisateur repasse plusieurs fois au même endroit. Les premiers travaux consisteront en l'intégration de la mesure magnétométrique à un algorithme de fusion visuel/inertiel. Ensuite, des travaux concernant la relocalisation magnéto/visuelle seront menés. Une carte magnéto/visuelle sera construite au cours du déplacement. Cette carte sera utilisée pour la relocalisation et estimer la correction à apporter pour corriger la dérive. Des travaux pour réaliser la construction automatique d'une carte magnéto/visuelle à grande échelle avec un ou plusieurs porteurs collaborant ensemble seront enfin menés.

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