Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Développement de procédés innovants de gravure de matériaux chalcogénures pour des applications mémoires non-volatiles et photonique

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Gravure

master2 Matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0625

christelle.boixaderas@cea.fr

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

Les étapes de patterning (gravure/stripping/nettoyages/remises à l'air) ont des effets néfastes vis à vis des propriétés des films chalcogénures. Il est donc primordial d'étudier cette brique patterning en vue de proposer de nouvelles solutions de gravure et post traitements associés. Après une première phase de recherche bibliographique et de formation en salle blanche aux équipements nécessaires aux travaux de thèse, le doctorant proposera une méthodologie permettant la compréhension des mécanismes de gravure du procédé de référence et de modifications du matériau GeSbTe (et autres alliages) par des analyses de surface (fond et flanc des structures. Il proposera et mettra en ?uvre des améliorations au procédé de référence (chimie, paramètres plasma...) qui permettront de garantir que le chalcogénure reste intègre au cours du flow de fabrication de la mémoire. Puis, il devra faire le choix des intégrations et des matériaux pour un véhicule de test en mémoire et Photonique. L'enjeu sera d'apporter des améliorations au procédé de référence de l'empilement mémoire en fonction de l'étude de la phase précédente: gravure de l'empilement, stripping, gestion des temps d'attente entre les étapes Enfin, il serait intéressant de mesurer l'impact des changements par des résultats électriques sur les cellules mémoires (gain/perte sur les caractéristiques intrinsèques d'une mémoire PCM)

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Développement de matériaux cellulosiques pour la fabrication de dispositifs médicaux par stéréolithographie

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire de Formulation des Matériaux

Chimie des matériaux, option polymères

01-11-2020

SL-DRT-20-0628

sebastien.rolere@cea.fr

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

Le développement de nouveaux dispositifs médicaux nécessite l'utilisation de matériaux très performants. Ces matériaux, aux propriétés de biocompatibilité et de biodégradabilité contrôlée, et pouvant présenter des propriétés bio-spécifiques particulières (e.g. mucoadhésion, caractère antibactérien, affinité biologique) sont au c?ur des travaux de recherche centrés autour de la Médecine du Futur. La mise en forme de ces nouveaux matériaux peut nécessiter le déploiement de technologies de fabrication additive, particulièrement bien adaptées aux spécificités du domaine biomédical. La stéréolithographie (SLA) permet notamment d'élaborer des formes complexes à partir de matériaux préalablement sous forme liquide, par photo-polymérisation sous rayonnement ultraviolet. La SLA est actuellement considérée pour le développement de dispositifs médicaux à partir de dérivés de cellulose. Ce matériau biocompatible constitue le polymère biosourcé le plus abondant sur Terre, et permet d'envisager de nombreuses fonctionnalités de par ses nombreux sites potentiels de modification chimique. L'objectif de ces travaux de thèse est l'élaboration par SLA de dispositifs présentant des propriétés bio-spécifiques à partir de matériaux cellulosiques modifiés chimiquement, pour des applications dans le domaine biomédical.

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Composants à base de jonctions tunnel ferroélectriques (FTJs) pour applications mémoires et circuits neuromorphiques ultra-basse consommation

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire de Composants Mémoires

Master de recherche en matériaux et dispositifs semiconducteurs / quantiques

01-10-2020

SL-DRT-20-0635

laurent.grenouillet@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Depuis la découverte de la ferroélectricité dans le HfO2 il y a une dizaine d'années, ce matériau suscite beaucoup d'intérêt pour stocker de manière non volatile de l'information dans des mémoires ultra faible consommation, via l'application d'un champ électrique pour renverser sa polarisation électrique. Plus récemment encore, des résultats préliminaires de jonctions tunnel ferroélectriques ont été démontrés avec ce type de matériau scalable et compatible CMOS. Dans ce dernier cas la couche ferroélectrique permet de moduler, en fonction de sa polarisation, le courant tunnel qui passe au travers de la jonction, ouvrant de nombreuses perspectives pour ces nouveaux dispositifs. L'objectif de la thèse sera de fabriquer, caractériser, et modéliser des jonctions tunnels ferroélectriques à base de HfO2, afin de mieux comprendre la physique de ces dispositifs, puis d'en optimiser leur performance. Dans un second temps, ces dispositifs optimisés seront co-intégrés en matrice au sein de circuits CMOS complexes, dans le but de les utiliser comme synapses artificielles dans un processeur neuromorphique très basse consommation. Ce travail s'effectuera avec des partenaires européens dans le cadre du projet H2020 BeFerroSynaptic.

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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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Gestion des polluants et sels en gazéification en eau supercritique

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire de Conversion de ressources Carbonées par voie Hydrothermale

Génie chimique et/ou du génie des procédés, connaissances en chimie analytique et en thermochimie

01-10-2020

SL-DRT-20-0649

geert.haarlemmer@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

Pour valoriser un gisement de ressources carbonées très humides voire même liquides, un procédé très prometteur de valorisation énergétique est la gazéification en eau supercritique qui permet de produire un gaz de synthèse (mélange CH4, H2 et CO2). La gazéification en eau supercritique repose sur des phénomènes liés aux propriétés de l'eau sous pression et température élevées. Au-delà de son point critique (température 374°C et pression 22,1 MPa), l?eau devient un milieu très réactif et favorise les réactions de gazéification. Parmi les ressources visées par ce procédé, on peut citer par exemple les déchets d'industrie agro-alimentaire (drêches de fruits et de brasserie, vinasse?), des effluents industriels (liqueur noire), les microalgues, les digestats de méthanisation, les boues de station d'épuration? Le développement du procédé de gazéification en eau supercritique en est au stade de pilote laboratoire. Des actions de recherche et développement sont encore nécessaires pour aider son essor à l'échelle industrielle. Un des principaux verrous est de la gestion des polluants présents dans la ressource tels que H2S et la présence d'inorganiques. L'objectif de la thèse est de mieux comprendre le comportement des sels et des polluants dans les conditions en eau supercritique. Avec ces connaissances, une évaluation des différentes stratégies de gestion des inorganiques et de polluants est attendue, que ce soit par voie thermodynamique ou chimique, et ainsi aider le laboratoire à proposer des solutions de design pour de futurs pilotes de gazéification en eau supercritique.

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