IDENTIFICATION DE MATÉRIAUX DANS LE DOMAINE THZ PAR

CAPTEURS SUR SILICIUM-SUR-ISOLANT BASEacuteS SUR LE POTENTIEL HORS-EacuteQUILIBRE (THEgraveSE)

Date de deacutebut 03102022

Offre ndegIMEPLAHC-CMNE-25-3-2022

Capteurs sur silicium-sur-isolant baseacutes sur le potentielhors-eacutequilibre Date limite de candidature 23 May 2022 Deacutebut du contrat 1erOctobre 2022

Place IMEP ndash LAHC MINATEC ndash INPG 3 Parvis Louis Neacuteel 38016 Grenoble Advisor IrinaIonica (Associate Professor Grenoble ING) Contact Irina IONICA +33 (0) 4 56 52 95 23 Contextand objectives Among the sensing devices the ISFETs (Ion Sensing Field Effect Transistor) occupyan important position thanks to many possible advantages such as easy co-integration with readingcircuitry However one of the difficulties when using ISFETs especially for in-liquid sensing is thatthe presence of the gate liquid on the top close to the channel can damage the MOSFETAlternative architectures such as extended-gate FETssup1 can partially solve this issue In such a casethe sensing part (which is in contact with the liquid) is separated by the transducer (the MOSFET)and this ensures a longer lifetime of the MOSFET without suffering from any damage due to liquidAdditionally this separation also allows envisioning hybrid architecture with a silicon-based MOSFETand a sensing region the uses ldquoeco-friendlyrdquo sustainable materials eventually very cheap anddisposable The objective of this thesis is to test the possibility to implement such a sensingconfiguration using a simple transistor fabricated on silicon-on-insulator (SOI) Besides the novelarchitecture the originality of the topic lays in the signal used for the detection instead of aclassical shift in the current through the transistor the sensing will be done based on the out-of-equilibrium body potential a phenomenon specific to SOI devicessup2 In our group we showed that thebody-potential response is due to the presence of the Schottky barriers at the contactssup3 and that itcan be used for sensing4 However progress is still needed to go from a ldquolaboratoryrdquo nice readingparadigm towards a more realistic device with optimized performances in terms of linearitysensitivity noise and consumption and this is the aim of this multidisciplinary thesis Research tobe performed In order to reach a pragmatic sensor starting from our previous proof-of-conceptstudies some additional steps are needed

validate the out-of-equilibrium body potential signature for an extended-gate FETconfigurationoptimize the device architecture for sensing in order to exploit at best the physicalmechanisms responsible for the out-of-equilibrium potential

find the appropriate dynamic conditions of potential readingimplement a sustainable sensing layer as extended gate for a realistic bio-chemicalapplication

The PhD student will develop the complete chain from device fabrication electrical measurementsin equilibrium and out-of-equilibrium conditions surface functionalization for specific detectionapplications (collaboration with Neacuteel Institute LMGP) The experimental characterization part willbe completed by segments of modeling and simulation allowing the comprehension of physicalphenomena involved and the optimization for the sensor Knowledge and skills required ThisPhD topic belongs mainly to the field of micro-nano-electronics and more precisely to the sensingwith ISFETs fabricated on SOI substrates The candidate must have a solid knowledge of physics ofsemiconductors and devices Electronics of the measurement systems surface functionalizationwould be appreciated The candidate is expected to enjoy experimental work and the development ofadapted measurement protocols Scientific curiosity motivation creativity are mandatory qualitiesin order to take full advantage of the scientific environment of this thesis and to gain excellentexpertise for hisher future career The topic is in the field of applied physics but close to thefundamental physics as well as to the industrial world After the PhD the candidate will easily adaptto both academic and industrial research environments The candidate must have a very goodacademic record with high grades____________________________________________________________________________________________ 1 Won-JuCho Cheol-Min Lim Sensing properties of separative paper-based extended-gate ion-sensitive field-effect transistor for cost effective pH sensor applications Solid-State Electronics Volume 140 pages96-99 2018 2 M Alepidis A Bouchard C Delacour M Bawedin and I Ionica Out-of-EquilibriumBody Potential Measurement on Silicon-on- Insulator With Deposited Metal Contacts in IEEETransactions on Electron Devices vol 67 no 11 pp 4582-4586 2020 3 Alepidis M Ghibaudo GBawedin M amp Ionica I Origin of the Out-of-Equilibrium Body Potential In Silicon on InsulatorDevices With Metal Contacts IEEE Electron Device Letters 42(12) 1834-1837 2021 4 Alepidis MBouchard A Delacour C Bawedin M amp Ionica I Novel pH sensor based on out-of-equilibriumbody potential monitored in silicon on insulator with metal contacts In ECS Meeting Abstracts (No59 p 1589) IOP Publishing 2021

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-CMNE-25-3-2022Contact IrinaIonicaphelmagrenoble-inpfr

ETUDE THEacuteORIQUE ET EXPEacuteRIMENTALE DE LA PROPAGATION DE LALUMIEgraveRE POLARISEacuteE DANS UNE STRUCTURE OLED (POST-DOC)


Offre ndegPsD-DRT-22-0018

En collaboration avec des chimistes du CEA Saclay et de lrsquouniversiteacute de Rennes Le laboratoireLCEM du Leti srsquointeacuteresse agrave des nouvelles moleacutecules chirales pour des sources OLED (Organic LightEmitting Device) capables drsquoeacutemettre de la lumiegravere circulairement polariseacutee (CP) Lrsquointeacuterecirct de cessources CPOLED est multiple et englobe aussi bien les micro-eacutecrans que les applications pour lasanteacute Alors que lrsquoeacutetat de lrsquoart est assez fourni sur la partie chimique peu drsquoeacutetudes se sont pencheacuteessur la geacuteneacuteration et le transport de lumiegravere dans les composants CPOLEDs De la mecircme maniegravere lesconditions de mesure de la polariteacute de la lumiegravere eacutemise sont peu deacutetailleacutees dans la litteacuteratureexistante Au laboratoire LCEM ougrave ces moleacutecules chirales sont inteacutegreacutees dans des dispositifsCPOLED lrsquoobjectif est de concevoir des architectures OLEDs agrave mecircme de mieux preacuteserver lapolarisation de la lumiegravere Pour cela il est indispensable de comprendre la propagation de lalumiegravere dans les empilements OLED drsquoun point de vue theacuteorique et expeacuterimental Ce travail srsquoinscritdans une collaboration plus large mise en place dans le projet ANR laquo i-chiralight raquo Nous proposonsdans ce cadre une eacutetude qui se deacuteroulera en deux phases - Etude de mateacuteriaux eacutemetteurs simples Les mateacuteriaux agrave eacutetudier seront des couches minces deacuteposeacutees sous vide en utilisant les moyensdrsquoeacutevaporation de couches minces disponibles au laboratoire Les mateacuteriaux organiques utiliseacutesseront fournis par nos partenaires chimistes de Saclay ou de Rennes Des caracteacuterisations optiquesde type ellipsomeacutetrie photoluminescence hellip seront reacutealiseacutes afin drsquoeacutevaluer la performance desmoleacutecules en terme de rendement drsquoeacutemission mais eacutegalement en terme de pouvoir rotationnel de lalumiegravere Pour ce dernier point un modegravele permettant de calculer tous les termes des matrices deMuumlller est en cours de deacuteveloppement et la validation de celui-ci sera un travail agrave effectuer par lepost-doctorant - Etude de composants OLED complets Dans

Laboratoire DOPT LetiCode CEA PsD-DRT-22-0018Contact etiennequesnelceafr

DEacuteVELOPPEMENT DUN PSEUDO-SUBSTRAT RELAXEacute Agrave BASE DINGANPOROSIFIEacute PAR ANODISATION EacuteLECTROCHIMIQUE (POST-DOC)



Dans le cadre du projet Carnot PIRLE deacutebutant deacutebut 2021 nous recherchons un(e) candidat(e)pour un poste de post-doctorat drsquoune dureacutee de 24 mois (12 mois renouvelable) avec une speacutecialiteacute enmateacuteriaux Le projet consiste agrave deacutevelopper un pseudo-substrat relaxeacute agrave base de mateacuteriaux III-N pourles applications microLEDs notamment pour lrsquoeacutemission dans le rouge Le travail consisteraprincipalement agrave deacutevelopper un proceacutedeacute MOCVD de reprise drsquoeacutepitaxie agrave base drsquoInGaN sur unsubstrat innovant agrave base de mateacuteriaux anodiseacutes et relaxeacute Il devra agrave la fois caracteacuteriser le niveau derelaxation de la couche reacute-eacutepitaxieacutee mais aussi sa qualiteacute cristalline Ces deux points favoriseront lareprise drsquoeacutepitaxie drsquoune LED rouge efficace Le(la) candidat(e) fera partie de lrsquoeacutequipe projet et seraassocieacute aux travaux de lrsquoeacutequipe eacutepitaxie sur le proceacutedeacute de croissance de la LED rouge et auxcaracteacuterisations optiques et eacutelectro-optiques associeacutees

Laboratoire DPFT LetiCode CEA PsD-DRT-21-0035Contact carolepernelceafr

REacuteSONATEURS OPTOMEacuteCANIQUES POUR LA MESURE DE LA MASSE DE(BIO)PARTICULES DANS LES APPLICATIONS BIOMEacuteDICALES (POST-DOC)



Les systegravemes Nano-Electro-Meacutecaniques (NEMS) suscitent de lrsquointeacuterecirct dans une grande varieacuteteacutedrsquoapplications allant de la biotechnologie aux mesures quantiques Lrsquoobjectif du projet est drsquoutiliserces composants pour caracteacuteriser des particules biologiques dans une gamme de masseinatteignable par les technologies conventionnelles Le LETI dispose drsquoune large expeacuterience dans ledomaine des spectromegravetres de masse NEMS ce qui a permis de franchir des eacutetapes technologiquesmajeures En parallegravele le LETI a contribueacute au deacuteveloppement de lrsquooptomeacutecanique permettant latransduction ultra-sensible des reacutesonateurs NEMS avec la premiegravere filiegravere technologique 200 mmCeci a permis la premiegravere deacutemonstration de spectromeacutetrie de masse agrave base de reacutesonateursoptomeacutecaniques LInstitut de recherche interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) possegravede une grandeexpertise en instrumentation pour la spectromeacutetrie de masse Les travaux en cours visentlrsquoeacutelargissement du champ drsquoapplication de ces technologies vers lrsquoanalyse direct drsquoespegraveces ultra-massives qui repreacutesentent un deacutefi majeur pour les spectromegravetres de masse conventionnels Le LETIet lrsquoIRIG ont ainsi initieacute une collaboration pour deacutevelopper un spectromegravetre de masses agrave base dereacutesonateurs NEMS qui a reacutecemment abouti agrave la premiegravere mesure de particules virales de 100 MDaun exploit qui nrsquoaurait pas eacuteteacute reacutealisable avec des systegravemes conventionnels Projet Lrsquoobjectif de cepost-doctorat est le deacuteveloppement drsquoune nouvelle geacuteneacuteration de spectromegravetres de masse baseacute sur latechnologie des reacutesonateurs optomeacutecaniques pour des applications en biologie Lela candidateinteacutegrera le Laboratoire de Capteurs du LETI ou elleil devra caracteacuteriser les reacutesonateursoptomeacutecaniques disponibles au Leti Ilelle devra ensuite inseacuterer ces nouveaux capteurs dans lespectromegravetre de masse de lrsquoIRIG en adaptant le systegraveme Lale post-doctorante travaillera ensuiteavec les eacutequipes de lrsquoIRIG pour reacutealiser des mesures avec ces nouveaux composants

Laboratoire DCOS LetiCode CEA PsD-DRT-22-0051Contact marcsansapernaceafr

EVALUATION DE LA CONSOMMATION DE SYSTEgraveME RF POURLOPTIMISATION CONJOINTE SYSTEME-TECHN (POST-DOC)



Pour ecirctre capable drsquoaugmenter drsquooptimiser au mieux les systegravemes de transmission sans fil baseacuteessur une hybridation des technologies il est strateacutegique drsquoecirctre en mesure drsquoeacutevaluer rapidement lescapaciteacutes de ces technologies et drsquoadapter au mieux lrsquoarchitecture associeacutee Dans ce but il estneacutecessaire de mettre en place de nouvelles approches de gestion globale de la consommation etdrsquooptimisation Le travail de ce contrat post-doctoral se situe donc agrave ce niveau Il srsquoagira tout drsquoabordde deacutevelopper des modegraveles de consommation des blocs des chaines de transmission radiofreacutequence(LNA Mixe Filtre PA hellip) Ce travail se fera en lien avec le projet Beyond5 Dans ce but il seraneacutecessaire de maitriser les concepts de base de la conception de ces blocs Dans un deuxiegravemetemps il faudra relier les performances du systegraveme de transmission complet avec les performancesdes blocs eacuteleacutementaires On pourra alors ensuite mettre en œuvre lrsquooptimisation de la reacutepartition dela consommation entre les diffeacuterents blocs de la chaicircne gracircce agrave une approche originale Unemeacutethodologie drsquoeacutevaluation speacutecifique agrave la 3D sera aussi mise en place

Laboratoire DSYS LetiCode CEA PsD-DRT-21-0081Contact dominiquemorcheceafr

DEacuteVELOPPEMENT DE CIRCUITS MICROFLUIDIQUES POUR DIFFEacuteRENTESAPPLICATIONS CAPTEUR OPTIQUE DE VIABILITEacute BACTEacuteRIENNE ETBIOCAPTEURS BASEacuteS SUR LA DEacuteTECTION EacuteLECTRIQUE (STAGE)


Offre ndegIMEPLAHC-PHOTO-18-01-2022

SUJET STAGE M1 Deacuteveloppement de circuitsmicrofluidiques pour diffeacuterentes applications capteur optique de viabiliteacute bacteacuterienne et

biocapteurs baseacutes sur la deacutetection eacutelectrique

Le domaine de la microfluidique sert pour de nombreuses applications mettant en jeulrsquoeacutecoulement de fluide drsquointeacuterecirct divers dans des canaux microfluidiques Cela concerne la santeacute avecpar exemple lrsquoinjection de meacutedicaments par voie liquide le diagnostic moleacuteculaire in vitro mis en jeudans les biocapteurs Lrsquoenvironnement est eacutegalement concerneacute avec le controcircle de la qualiteacute deseaux Le besoin se fait aussi de plus en plus ressentir dans lrsquoagro-alimentaire ougrave la deacutetection detoxines ou bacteacuteries dans des preacuteparations liquides est crucial Plus particuliegraverement dans lesbiocapteurs des canaux microfluidiques reacutealiseacutes par exemple dans du PDMS permettent de fairecheminer des solutions liquides de tregraves faibles volumes drsquoanalyte agrave deacutetecter vers les parties sensiblesdu biocapteur Cela peut ecirctre suivi par une seacutequence de rinccedilage permettant de faire intervenir unautre analyte Ainsi des eacutevegravenements de reconnaissance successifs peuvent ecirctre obtenus en tempsreacuteel Cette voie constitue une alternative bien plus prometteuse que la mesure en statique pluscommuneacutement utiliseacutee et ougrave lrsquoanalyte agrave analyser est simplement mis en contact avec la partiesensible du biocapteur Cela srsquoexplique par le fait que la microfluidique constitue un vrai challengetechnologique en termes de reacutealisation reproductible des diffeacuterentes eacutetapes de moulage du PDMSdrsquoadheacuterence du PDMS sur le biocapteur sans compter la partie relative agrave la maitrise delrsquoeacutecoulement des fluides dans des canaux dont les diffeacuterents rapports de forme peuvent influer sur lereacutesultat final Le laboratoire IMEP-LaHC collabore depuis trois anneacutees avec des speacutecialistes debiochimie pour deacutevelopper un capteur inteacutegreacute multiphysique de deacutetection de pollutions dans deseaux de riviegravere ou des reacuteseaux de collectiviteacutes Lrsquoobjectif est drsquoutiliser des bacteacuteries commeindicateurs de ces pollutions Les proprieacuteteacutes de permittiviteacute et de conduction diffegraverent entre lesbacteacuteries mortes ou vivantes Lrsquoideacutee consiste donc agrave mesurer par impeacutedancemeacutetrie etinterfeacuteromeacutetrie optique la viabiliteacute drsquoune population bacteacuterienne mise en contact de polluantsLrsquoutilisation de canaux microfluidique en PDMS est une solution tregraves inteacuteressante pour ce genre decapteur car le PDMS est poreux agrave lrsquooxygegravene ce qui permet drsquoassurer une oxygeacutenation correcte desbacteacuteries Le capteur co-integravegre des fonctions eacutelectrique et photonique sur un substrat de verre etde ce fait lrsquoadheacuterence de canaux microfluidiques sur ce type de substrat sera eacutegalement eacutetudieacute lorsdu stage Le design du capteur est eacutegalement conccedilu de sorte agrave ecirctre durable et facilement nettoyableUn objectif cleacute de ce stage sera donc eacutegalement drsquoeacutetudier des meacutethodes de nettoyage efficace descanaux microfluidiques Sur ce point des eacutechanges avec les partenaires biochimistes permettront detester des meacutethodes de nettoyage et de steacuterilisation compatibles avec les proceacutedeacutes employeacutes enmicrobiologie Concernant lrsquoapplication biocapteur un dispositif drsquoarriveacutee de fluides diffeacuterents enprovenance de lrsquoentreprise Elverflow vers un dispositif microfluidique en PDMS est en cours de

montage pour des biocpateurs de type NWFET (NanoWire Field Effect Transistors) en vue de ladeacutetection eacutelectrique drsquoespegraveces chargeacutees (solution pH solution drsquoADN divers) (cf Figure)

Lrsquoobjectif sera de finaliser le montage drsquoeffectuer les calibrationet les premiegraveres mesures avec les doctorants Celles devraient deacutemontrer lrsquoapport de lamicrofluidique sur les NWFETs et permettront drsquooptimiser les caracteacuteristiques puis lesperformances de ces dispositifs fonctionnant en voie liquide en termes de sensibiliteacute limite dedeacutetection reacuteversibiliteacute seacutelectiviteacute stabiliteacute et temps drsquoacquisition Cela permettra de mettre enavant les difficulteacutes rencontreacutees et de les reacutesoudre en modifiant par exemple la geacuteomeacutetrie decertains eacuteleacutements de la cellule microfluidique Le stage se deacuteroulera dans le cadre de la creacuteationde lrsquoaxe transverse Capteurs de lrsquoIMEP-LaHC avec la mise en place drsquoune plate-forme deacutedieacutee agrave lamicrofluidique Dureacutee du stage 3 mois (salaire drsquoenviron 550 Eurosmois) Contacts EliseGhibaudo (IMEP-LaHC ndash Grenoble) Edwige Bano (IMEPndashLaHC ndash Grenoble) Valeacuterie Stambouli (LMGPndash Grenoble)

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-18-01-2022Contact edwigebanophelmagrenoble-inpfr

POSTDOCTORAT SUR LA MODEacuteLISATION DES QUBITS DE SPIN (POST-DOC)


Offre ndegPsD-DRF-22-0003

Un post-doctorat est ouvert agrave lInstitut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) du CEAGrenoble (France) sur la theacuteorie et la modeacutelisation des bits quantiques de spin silicium (qubits) Leprojet deacutebutera deacutebut 2022 pour une dureacutee maximale de deux ans Les technologies delinformation quantique sur silicium ont susciteacute un inteacuterecirct croissant ces derniegraveres anneacutees Grenobledeacuteveloppe une plateforme originale baseacutee sur la technologie laquo silicium sur isolant raquo (SOI) Afin derelever les deacutefis des technologies de linformation quantique il est essentiel de soutenir lactiviteacuteexpeacuterimentale avec de la modeacutelisation avanceacutee Pour cela le CEA deacuteveloppe activement le code laquoTB_Sim raquo TB_Sim est capable de deacutecrire des structures de qubit tregraves reacutealistes jusquagrave leacutechelleatomique lorsque cela est neacutecessaire en utilisant des modegraveles kp multi-bandes et des liaisons fortesatomistiques pour la structure eacutelectronique des mateacuteriaux Les objectifs de ce projet post-doctoralsont de renforcer notre compreacutehension des qubits de spin et de progresser dans la conception dedispositifs et de reacuteseaux de qubits de spin Si et SiGe performants et fiables en utilisant unecombinaison de modegraveles analytiques et de simulations numeacuteriques avanceacutees avec TB_Sim Les sujetsdinteacuterecirct incluent la manipulation et la lecture de spin dans les qubits deacutelectrons et de trous lesinteractions deacutechange dans des matrices de qubits 1D et 2D et le fonctionnement des portes multi-qubits la sensibiliteacute au bruit (deacutecoheacuterence) et au deacutesordre (variabiliteacute) Ce travail sinscrit dans lecadre du projet europeacuteen QLSI et sera fortement coupleacute agrave lactiviteacute expeacuterimentale agrave Grenoble etchez les partenaires du CEA en Europe

Laboratoire IRIG MEMCode CEA PsD-DRF-22-0003Contact yniquetceafr

AMEacuteLIORATION DE LEFFICACITEacute EacuteNERGEacuteTIQUE DANS LES SYSTEgraveMES laquoCELL-FREE MASSIVE MIMO raquo (POST-DOC)



Le ldquocell-free massive MIMO (CF-mMIMO)rdquo eacutemerge comme eacutetant la technologie la plus prometteusepour la prochainesixiegraveme geacuteneacuteration (6G) des reacuteseaux radio mobiles Lrsquoideacutee du CF-mMIMO estdrsquoutiliser plusieurs point drsquoaccegraves (PAs) qui partagent un grand nombre drsquoantennes et serventsimultaneacutement plusieurs utilisateurs avec un gain de diversiteacute eacuteleveacute Le CF-mMIMO peuttheacuteoriquement atteindre un niveau consideacuterable drsquoefficaciteacute spectrale et drsquoefficaciteacute eacutenergeacutetiqueNeacuteanmoins le CF-mMIMO ne peut ecirctre eacuteconomiquement attractif que si son impleacutementation estbaseacutee sur du mateacuteriel agrave faible coucirct qui cependant geacutenegravere des imperfections mateacuterielles seacutevegraveresCes imperfections affectent les performances du systegraveme et leur compensation est consideacutereacutee le deacutefimajeur dans la pratique Lobjectif principal du postdoc est dexplorer le potentiel des meacutethodesdoptimisation distribueacutee et des algorithmes de laquo machine learning (ML) raquo pour compenser les effetsneacutefastes causeacutes par les imperfections mateacuterielles (HWI) et ameacuteliorer ainsi lrsquoefficaciteacute eacutenergeacutetiqueglobale du systegraveme Le postdoc eacutetudiera des solutions de traitement de signal numeacuteriquessophistiqueacutees exploitant la mitigation des HWI dans des transceivers eacutenergeacutetiquement efficientsafin datteindre une ameacutelioration de consommation eacutenergeacutetique significative pour le systegraveme CF-mMIMO Le candidat doit deacutetenir un doctorat en teacuteleacutecommunications couches basses Ilelle devradeacutemontrer diverses compeacutetences en traitement du signal Machine Learning et matheacutematiques Uneconnaissance preacutealable des systegravemes MIMO massif est souhaitable Logiciels de programmation Matlab Python

Laboratoire DSYS LetiCode CEA PsD-DRT-22-0030Contact rafikzayaniceafr

IMPLEacuteMENTATION HWSW SEacuteCURISEacuteE ET OPTIMISEacuteE POUR LACRYPTOGRAPHIE POST-QUANTIQUE AGILE BASEacuteE SUR LES REacuteSEAUXEUCLIDIENS ET LES CODES-CORRECTEURS (THEgraveSE)


Offre ndegSL-DRT-22-0294

La cryptographie post-quantique est en plein essor En cause les avanceacutees sur lrsquoordinateurquantique et lrsquoinitiative du NIST visant des premiers standards de primitives post-quantiques drsquoici2024 Cette nouvelle cryptographie entraicircne une transition scientifique et industrielle du deacutesormaisvaste eacutecosystegraveme de la Cyberseacutecuriteacute Les primitives cryptographiques au cœur des produits pourseacutecuriser les donneacutees et les communications sont conccedilues pour optimiser un ratio seacutecuriteacute-coucirct-performances Elles doivent ecirctre revisiteacutees dans cette transition hybride (combinant preacute- et post-quantiques) et agile (proposant diffeacuterents scheacutemas post-quantiques) Cette thegravese srsquointeacuteresse agravelrsquoacceacuteleacuteration et la seacutecurisation contre les attaques physiques de KEM (Key EncapsulationMecanism) post-quantiques baseacutes sur les reacuteseaux euclidiens (lattices) et les codes-correcteurs Ellevise agrave exploiter les mutualisations possibles entre ces deux familles tout en respectant la reacutesilienceaux attaques physiques Lrsquoanalyse de la frontiegravere HWSW sera drsquoune importance capitale etlrsquoidentification drsquoarchitecture innovante (baseacutee sur le Near-Memory Computing par exemple) nrsquoestpas exclus Lrsquoimpleacutementation se fera sur SoC-FPGA La thegravese se deacuteroulera au CEA de Grenoble etsera encadreacutee par lrsquoANSSI et le CEA Elle beacuteneacuteficie drsquoune dynamique forte autour de ce sujet quioffrira agrave la candidateau candidat une vision complegravete des enjeux scientifiques technologiques etindustriels de la theacutematique geacuteneacuterale de la Cyberseacutecuriteacute

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0294Contact mikaelcarmonaceafr

MEacuteTHODES DrsquoAPPRENTISSAGE PROFOND DIVERSEMENT SUPERVISEacute POURLES ATTAQUES PAR CANAUX AUXILIAIRES (THEgraveSE)



Les produits seacutecuriseacutes gracircce agrave des meacutecanismes cryptographiques embarqueacutes peuvent ecirctrevulneacuterables aux attaques par canaux auxiliaires Ces attaques se basent sur lrsquoobservation decertaines quantiteacutes physiques mesureacutees pendant lrsquoactiviteacute du dispositif comme la consommation depuissance le rayonnement eacutelectromagneacutetique le temps eacutecouleacute hellip dont la variation provoque unefuite drsquoinformation Ces fuites drsquoinformation ducircment analyseacutees peuvent permettre agrave un attaquantde remonter agrave des donneacutees sensibles comme les cleacutes secregravetes des algorithmes cryptographiques etdonc de mettre en deacutefaut la seacutecuriteacute du dispositif Pour lrsquoanalyse des fuites drsquoinformation reacutecolteacutessous forme de grandes bases de donneacutees de signaux de grande taille les meacutethodes drsquoapprentissageprofond sont aujourdrsquohui devenues incontournables Depuis 2017 le sujet inteacuteresse de plus en plusles chercheurs du domaine de la seacutecuriteacute embarqueacutee qui constatent surtout lrsquoefficaciteacute de cesmeacutethodes drsquoattaque dans le cadre des attaques profileacutees Dans ce contexte lrsquoattaquant a agravedisposition une base de donneacutees complegravetement maitriseacutee lui permettant une phase drsquoentraicircnementsuperviseacute Il srsquoagit du contexte le plus favorable pour lrsquoattaquant Pour la mise en place de veacuteritablesattaques sur le terrain ainsi que de plus en plus dans le cadre drsquoeacutevaluation de systegravemes seacutecuriseacutescomplexes ce scenario nrsquoest pas envisageable Une maicirctrise complegravete des donneacutees manipuleacutee nrsquoestpas forcement disponible et lrsquoattaquant doit se contenter drsquoune connaissance partielle (attaquesemi-superviseacute) ou nulle (attaque non-superviseacute ou auto-superviseacute) des donneacutees secregravetesmanipuleacutees Dans le vaste eacutetat de lrsquoart des attaques non-profileacutees les meacutethodes drsquoapprentissageautomatique sont apparues depuis une dizaine drsquoanneacutees les algorithmes de clustering en eacutetant unepartie qui a susciteacute beaucoup drsquointeacuterecirct Plus reacutecemment la communauteacute scientifique cherche agraveameacuteliorer ces attaques non-profileacutees en srsquoappropriant de meacutethodes drsquoapprentissage agrave base dereacuteseaux de neurones Aujourdrsquohui le domaine de lrsquoapprentissage profond a fait beaucoup eacutevoluer lesalgorithmes de clustering en srsquoappuyant par exemple sur les meacutethodes drsquo laquo embedding raquo crsquoest-agrave-dire de repreacutesentation des donneacutees dans un espace qui privileacutegie certaines relations laquo utiles raquo Parailleurs certaines architectures particuliegraveres de reacuteseaux de neurones les reacuteseaux siamois sontconccedilues pour reacutesoudre des tacircches telles que la tacircche de veacuterification agrave travers de lrsquoapprentissagesemi-superviseacute Enfin lrsquoapprentissage par renforcement est aussi un concept qui a de tregraves bonnesperformances dans la reacutesolution de diffeacuterents problegravemes par exemple pour lrsquoentraicircnement demachines championnes de jeux tels que le GO ou les eacutechecs tout en utilisant une connaissancemoindre des solutions lors de lrsquoentraicircnement (on parle donc drsquoapprentissage auto-superviseacute)Lrsquoobjectif de cette thegravese est de srsquoapproprier des techniques de lrsquoeacutetat de lrsquoart des meacutethodesdrsquoapprentissage automatique non-superviseacute semi-superviseacute et auto-superviseacute et de les adapter aucontexte des attaques par canaux auxiliaires afin drsquoameacuteliorer les performances des attaques pourlesquelles le sceacutenario drsquoattaque ne permet pas une maicirctrise complegravete des donneacutees manipuleacutees pourmener une veacuteritable phase de profilage Une attention particuliegravere sera donneacutee aux attaques contreimpleacutementations drsquoalgorithmes cryptographiques asymeacutetriques laquo agrave cleacute publique raquo dans le but deformaliser des strateacutegies drsquoattaque performantes en adeacutequation avec les diffeacuterentesimpleacutementations et contremesures de lrsquoeacutetat de lrsquoart et en analyser en profondeur les proprieacuteteacutes

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0273Contact eleonoracagliceafr

SPECTROSCOPIE DADMITTANCE Agrave N-CORPS (THEgraveSE)


Offre ndegSL-DRF-22-0409

Leffort de reacutealiser des ordinateurs quantiques avec des boicirctes quantiques engendra aussi lareacutealisation de simulateurs quantiques agrave petite eacutechelle Ces simulateurs visent agrave manipuler le spin etla charge deacutelectrons confineacutes dans des boicirctes quantiques et ils sont des tentatives prometteusespour la simulation de systegravemes de fermions fortement correacuteleacutes Par exemple le modegravelebidimensionnel de Fermi-Hubbard le systegraveme fortement correacuteleacute par excellence nest toujours pasreacutesolu et sa simulation pourrait par exemple deacutevoiler le meacutecanisme de la supraconductiviteacute haute-Tc Dans ces expeacuteriences la possibiliteacute encore inexploreacutee de sonder la dynamique de chargecoheacuterente peut se reacuteveacuteler un ingreacutedient cleacute pour extraire des informations de ces simulateursLobjectif de cette thegravese est de deacutevelopper une description fondamentale et explorer les applicationsexpeacuterimentales de la spectroscopie dadmittance agrave plusieurs corps Lideacutee est de penser cessimulateurs quantiques comme des eacuteleacutements de circuit dans des architectures hybrides reacuteunissantboicirctes quantiques et reacutesonateurs supraconducteurs Ces reacutesonateurs sondent ladmittance dusimulateur agrave savoir sa reacuteponse dynamique de charge aux variations temporelles dune tension degrille Ce projet vise agrave deacutevelopper des outils theacuteoriques avanceacutees de physique quantique agrave N-corpspour calculer ladmittance de systegravemes fortement correacuteleacutes et isoleacutes en preacutesence dun environnementeacutelectromagneacutetique dissipatif (eacutequation de Lindblad et theacuteories des champs de Keldysh horseacutequilibre) Nous deacuteriverons ladmittance des simulateurs de Fermi-Hubbard de taille finie sousdiffeacuterents protocoles et geacuteomeacutetries Particuliegravere attention sera deacutedieacutee agrave lexploration des limitesfondamentales et expeacuterimentales pour reacutesoudre des eacutetats agrave plusieurs corps en spectroscopiedispersive et sonder leur dynamique de charge

Laboratoire IRIG MEMCode CEA SL-DRF-22-0409Contact michelefilipponeceafr

IMAGERIE DE LA DYNAMIQUE DABSORPTION DE LHYDROGEgraveNE DANS LESNANOPARTICULES PAR DIFFRACTION COHEacuteRENTE DES RAYONS X IN SITUET OPERANDO (THEgraveSE)



Labsorption et la deacutesorption faciles de lhydrogegravene (H) agrave la surface du palladium (Pd) constituentune plateforme utile pour le stockage de lhydrogegravene moleacuteculaire (H2) Cependant des questionsouvertes demeurent concernant la quantiteacute maximale dH pouvant ecirctre inseacutereacutee dans unenanocristallite de Pd le meacutecanisme et la cineacutetique de la nucleacuteation de lhydrure (PdHx) (sitespreacutefeacuterentiels pour la nucleacuteation ou nucleacuteation homogegravene sur toute la surface de la particule) et de lacroissance (transition abrupte ou coexistence de deux phases) Le but de ce projet est deacutetudierleacutevolution de la structure de nanocristaux de Pd uniques pendant labsorptiondeacutesorption de H2 Enutilisant les capaciteacutes uniques de la diffraction coheacuterente des rayons X il est possible decartographier in situ et operando leacutevolution tridimensionnelle de la composition du champ dedeacuteformationdeacuteformation et des deacutefauts cristallographiques des nanocristaux afin dobtenir unerelation structure-performance expeacuterimentale complegravete Les expeacuteriences seront reacutealiseacuteesprincipalement agrave lESRF le synchrotron europeacuteen situeacute agrave Grenoble pregraves du CEA-Grenoble dans unenvironnement scientifique international de premier plan Le projet sera eacutegalement meneacute en eacutetroitecollaboration avec le LEPMI qui possegravede une solide expeacuterience en eacutelectrocatalyse en systegravemes destockage et de conversion de leacutenergie

Laboratoire IRIG MEMCode CEA SL-DRF-22-0408Contact mrichardesrffr

UN MAGNEacuteTOMEgraveTRE MINIATURE POUR LrsquoEXPLORATION SPATIALE (THEgraveSE)



Mesurer le champ magneacutetique dans lrsquoespace est essentiel pour explorer et comprendre notresystegraveme solaire Crsquoest pourquoi des magneacutetomegravetres sont tregraves freacutequemment embarqueacutes agrave bord desatellites ils ont une excellente reacutesolution mais une taille et drsquoune masse importante De ce fait ilsne sont pas adapteacutes aux tout petits satellites (cubesat) qui sont sur le point de reacutevolutionnerlrsquoexploration spatiale Crsquoest pourquoi nous deacuteveloppons un capteur de champ magneacutetique miniatureet ultra-sensible qui sera facilement inteacutegrable sur tout type de satellite Le deacutefi est drsquoobtenir desperformances eacutequivalentes voire meilleures que les capteurs actuellement utiliseacutes dans les missionsspatiales avec une reacuteduction de masse drsquoun facteur 10-20 Ce projet est rendu possible par lacollaboration de deux laboratoires experts en instrumentation spatiale (LPC2E agrave Orleacuteans) et eneacutelectronique de spin (SPINTEC agrave Grenoble) Le travail conjoint deacutejagrave reacutealiseacute a permis de concevoirfabriquer et optimiser les diffeacuterentes briques de base du capteur Lrsquoobjectif de la thegravese est donc deparachever ce travail en optimisant lrsquoarchitecture du capteur et de fabriquer un prototype pour unemission spatiale envisageacutee pour 2026 Lrsquoeacutetudiant(e) travaillera essentiellement agrave SPINTEC sur lafabrication et lrsquooptimisation du dispositif et reacutealisera les caracteacuterisations avanceacutees et le test duprototype au LPC2E

Laboratoire IRIG SPINTECCode CEA SL-DRF-22-0631Contact clairebaraducceafr

DEacuteCODEUR NEURONAL POUR UNE NEUROPROTHEgraveSE CERVEAU-MOELLEEPINIEgraveRE DE RESTAURATION DES MOUVEMENTS DES MEMBRESSUPEacuteRIEURS DE PATIENTS EN SITUATION DE HANDICAP MOTEUR DANS LECADRE DE LA VIE QUOTIDIENNE (THEgraveSE)



La thegravese sera reacutealiseacutee au CEALETICLINATEC en collaboration avec lEPFL (Lausanne Suisse)dans le cadre du programme Brain-Computer Interface (BCI) Lobjectif du programme estdexplorer de nouvelles solutions de suppleacuteance etou reacutehabilitation fonctionnelle pour les personnessouffrant de handicaps moteurs seacutevegraveres en utilisant des neuroprothegraveses Celles-ci enregistrent etdeacutecodent les signaux ceacutereacutebraux pour activer directement diffeacuterents effecteurs (exosquelettestimulateur de la moelle eacutepiniegravere implantable etc) sans passer par le controcircle neuronalphysiologique interrompu par une leacutesion de la moelle eacutepiniegravere Lactiviteacute neuronale est enregistreacuteeau niveau du cortex ceacutereacutebral agrave laide dimplants WIMAGINE chroniques Un ensemble dalgorithmesde deacutecodage a eacuteteacute deacuteveloppeacute agrave CLINATEC et testeacute dans le cadre de 2 protocoles de rechercheclinique pour la teacutetrapleacutegie agrave Grenoble (Brain Machine Interface) et pour la parapleacutegie agrave Lausanne(Brain Spine Interface) La thegravese contribuera aux prochaines perceacutees scientifiques tregraves ambitieusestout en adressant les besoins meacutedicaux des patients en situation de handicap moteur Le projet dethegravese vise agrave controcircler le membre supeacuterieur lors de tacircches de la vie quotidienne Des nouveauxalgorithmes de deacutecodage seront deacuteveloppeacute afin de permettre le controcircle fin des diffeacuterentesarticulations des membres supeacuterieurs via une nouvelle technologie (EPFL) de stimulation de lamoelle eacutepiniegravere au niveau cervical Lapproche laquo mixture of expert raquo sera exploreacutee pour pondeacuterer lespatterns de stimulation Les performances de deacutecodage seront ameacutelioreacutees en ce qui concerne lenombre de degreacutes de liberteacute (articulations) et lefficaciteacute du controcircle agrave laide de lIntelligenceArtificielle et de lapproche bayeacutesienne adaptative en particulier

Laboratoire Clinatec (LETI) LetiCode CEA SL-DRT-22-0648Contact guillaumecharvetceafr

CONVERTISSEUR VHF REacuteGULEacute EN TENSION INTEacuteGRANT DES COMPOSANTSPASSIFS INNOVANTS (THEgraveSE)



Lrsquoobjectif de la thegravese est de deacutevelopper un convertisseur tregraves haute freacutequence (gt10 MHz) reacuteguleacute entension exploitant des composants passifs innovants La monteacutee en freacutequence permet notammentlutilisation de composants passifs plus petits en valeur en taille et en poids En effet plus lafreacutequence est eacuteleveacutee moindre est lrsquoeacutenergie stockeacutee et eacutechangeacutee par cycle moindre est le volume delrsquoinductance etou de la capaciteacute et plus la densiteacute de puissance du convertisseur est eacuteleveacutee Parailleurs une freacutequence de commutation eacuteleveacutee permet une reacuteponse plus rapide convertisseur auxchangements de condition de fonctionnement (temps de reacuteponse plus court) Cependant lorsque lesconvertisseurs opegraverent agrave plus de 10MHz les structures utiliseacutees communeacutement mecircmes lesstructures reacutesonnantes classiques ne sont plus adapteacutees mecircme via un pilotage agrave zeacutero de tension(ZVS Zeacutero Voltage Switching) Crsquoest la raison pour laquelle une nouvelle topologie drsquoonduleur enrupture avec les topologies agrave cellule de commutation (ex le bras drsquoonduleur) est envisageacuteeLrsquoobjectif de la thegravese est de rendre les structures VHF exploitables pour des usages courants enrendant le convertisseur complegravetement controcirclable suivi automatique de la freacutequence du ZVS etreacutegulation de la tension de sortie agrave la valeur souhaiteacutee Par ailleurs nous visons agrave reacuteduire voirsupprimer les inductances restantes pour gagner en compaciteacute et CEM Nous explorerons aussi lesaspects drsquoisolation galvanique

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0658Contact sebastiencarcouetceafr

LA NUCLEacuteOTIDOMIQUE MEacuteTABOLOMIQUE CIBLEacuteE SUR LES NUCLEacuteOTIDES(THEgraveSE)



Alors que de nombreux travaux ont eacuteteacute entrepris pour eacutetudier lrsquoeffet de diffeacuterents stress sur lrsquoADNdomaine de la geacutenotoxicologie peu de travaux ont eacuteteacute effectueacutes pour deacuteterminer lrsquoeffet de ces stresssur le pool de nucleacuteotides Les concentrations des nucleacuteotides preacutecurseurs de la synthegravese des acidesnucleacuteiques sont tregraves finement reacuteguleacutees dans la cellule et toute modification va entrainer desconseacutequences biologiques importantes De plus certains deacuteriveacutes nucleacuteotidiques cycliques (AMPcGMPc cGAMP) jouent un rocircle de second messager Le projet vise agrave deacutevelopper une meacutethode baseacuteesur la chromatographie liquide coupleacutee agrave la spectromeacutetrie de masse en mode tandem pour quantifierles diffeacuterents nucleacuteotides ceux intervenant dans la synthegravese drsquoADN et drsquoARN mais aussi lesnucleacuteotides mineurs ayant une fonction de signalisation cellulaire (AMPc cGAMphellip) Une foisvalideacutee la meacutethode sera utiliseacutee in vitro sur diffeacuterents modegraveles cellulaires humains primaires outumoraux pour eacutetudier lrsquoeffet drsquoun stress radio-induit sur le pool de nucleacuteotides et ex-vivo au niveaudans des modegraveles preacutecliniques ou chez des patients traiteacutes par radiotheacuterapie par le biais decollaborations Lrsquoobjectif est de deacuteterminer si la mesure du pool de nucleacuteotides peut ecirctre utiliseacuteecomme un marqueur pronostiquediagnostique de lrsquoefficaciteacute theacuterapeutique des rayonnementsionisants

Laboratoire IRIG SyMMESCode CEA SL-DRF-22-0061Contact jean-lucravanatceafr

ATTESTATION DUN TEMPS EacuteCOULEacute EN EMBARQUEacute (THEgraveSE)



Les objectifs de seacutecuriteacute des objets connecteacutes sont usuellement la Confidentialiteacute lrsquoInteacutegriteacute etlrsquoAuthentification (CIA) Pourtant la garantie de ces objectifs nrsquoempecircche pas de changerlrsquoordonnancement des eacuteveacutenements ou la dureacutee seacuteparant deux eacuteveacutenements Pour combler cesnouveaux besoins de seacutecuriteacute et assurer la seacutecuriteacute drsquoun historique de donneacutees ou de transactionsles objets connecteacutes doivent ecirctre en mesure drsquoapporter la preuve de lrsquointervalle de temps seacuteparantdeux eacuteveacutenements ou deux blocs de donneacutees structureacutees au sein drsquoun systegraveme de communicationasynchrone Ce sujet de thegravese propose drsquoexplorer de possibles solutions permettant agrave un dispositifcontraint ou IoT de prouver le temps eacutecouleacute en se basant sur des composants mateacuteriels de seacutecuriteacutede type TEE (Trusted Execution Environment) SE (Secure Element) et TPM (Trusted PlatformModule)

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0158Contact christinehennebertceafr

REacuteSEAUX DE CAPTEURS ET JUMEAUX NUMEacuteRIQUES POUR LA CO-CONCEPTION DE SYSTEgraveMES MEacuteCATRONIQUES (THEgraveSE)



Dans le cadre du deacuteveloppement de ses activiteacutes de RampD sur les reacuteseaux de capteurs et les jumeauxnumeacuteriques (Digital Twins) le Laboratoire Autonomie et Inteacutegration de Capteurs (DSYSSSCELAIC)du CEA-LETI agrave Grenoble propose une thegravese sur les laquo Reacuteseaux de capteurs et Jumeaux numeacuteriquespour la Co-conception de systegravemes meacutecatroniques raquo Le laboratoire LAIC est speacutecialiseacute dans laconception et le deacuteveloppement de systegravemes eacutelectroniques innovants srsquointeacuteressant auxprobleacutematiques physiques et eacutelectroniques dinterfaces capteurs dinteacutegration de capteurs de basseconsommation et de communications avec ou sans fil pour diffeacuterents types drsquoapplications dontlrsquoindustrie 40 laeacuteronautique les dispositifs meacutedicaux ou encore le sport Lobjet de la thegravese serade mettre en œuvre un reacuteseau de capteurs combineacute agrave des outils de simulations par eacuteleacutements finispuis agrave des outils danalyse agrave base dIntelligence Artificielle pour deacutevelopper des JumeauxNumeacuteriques Lrsquoapplication envisageacutee est celle des orthegraveses et prothegraveses instrumenteacutees pour lameacutedecine du futur en vue dameacuteliorer leurs fonctions leur dureacutee de vie leur utiliteacute et leur confortpour les utilisateurs dans les phases de reacuteeacuteducation et post-reacuteeacuteducation Le jumeau numeacuterique serala reacuteplique virtuelle du systegraveme reacuteel en fonctionnement Il traitera en temps reacuteel des informationsissues agrave la fois du reacuteseau de capteurs deacuteployeacute sur le systegraveme (contraintesdeacuteformations IMUhellip) etdes modegraveles de simulations par eacuteleacutements finis Il sera utiliseacute pour eacutevaluer leacutetat de fonctionnementdu systegraveme et notamment son eacutetat de vieillissement mais eacutegalement pour en preacutevoir lecomportement futur Ces deacuteveloppements permettront par la suite doptimiser le fonctionnement ladureacutee de vie et limpact environnemental des systegravemes meacutecatroniques (maintenance preacutedictiveeacutecoconception)

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0201Contact elisesaoutieffceafr

APPRENTISSAGE MULTI-AGENTS COOPEacuteRATIFS ET HEacuteTEacuteROGEgraveNES POURLORCHESTRATION DUN REacuteSEAU 6G (THEgraveSE)



Dans les reacuteseaux sans fil au-delagrave de la 5G6G il est impeacuteratif de deacuteployer et de geacuterer facilement unreacuteseau priveacutead-hoc dutilisateurs mobiles tels quune flotte de veacutehicules ou de drones Lobjectif decette thegravese est de deacutefinir des strateacutegies et protocoles associeacutes (controcircle et allocation de ressources)pour auto-organiser des reacuteseaux laquo mailleacutes raquo dutilisateurs mobiles Les questions de recherche sont(i) Comment geacuterer un systegraveme multi-agent coopeacuteratif pour lrsquoorchestration et lrsquoauto-organisation drsquounreacuteseau 6G (ii) Comment orchestrer un reacuteseau multi-objectif distribueacute (iii) Lrsquoapproche multi-agentet la reconfiguration du reacuteseau sont-elles compatibles avec la dynamique de lrsquoenvironnement Alorsque les eacutetudes existantes se concentrent sur des problegravemes visant agrave optimiser une seule fonctionobjectif avec des agents homogegravenes nous nous inteacuteressons agrave lapprentissage coopeacuteratif multi-agentlocaldistribueacute entre utilisateursagents mobiles heacuteteacuterogegravenes (ayant des fonctions drsquooptimisationdiffeacuterentes) La premiegravere eacutetape de cette thegravese sera doptimiser des fonctions multi-objectifheacuteteacuterogegravenes pour un reacuteseau 6G avec un orchestrateur central La deuxiegraveme eacutetape de cette thegraveseconcernera les systegravemes multi-agents heacuteteacuterogegravenes coopeacuteratifs et les interactions entre les agents(apprentissage simultaneacute apprentissage en eacutequipe ) pour reacutesoudre conjointement des tacircches etmaximiser lutiliteacute La derniegravere eacutetape de cette thegravese concernera une approche Hybride (Centraliseacuteeet Distribueacutee)

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0250Contact mickaelmamanceafr

DESIGN DE NOUVEAUX CATALYSEURS Agrave BASE DE DEacuteRIVEacuteS DrsquoHEPTAZINEPOUR LrsquoEacuteCONOMIE CIRCULAIRE DU CARBONE (THEgraveSE)



Lrsquoobjectif de ce projet est de mettre au point de nouveaux types de catalyseurs pour des applicationsdans le domaine de lrsquoeacutenergie (reacuteduction du CO2 en meacutethanol ou acide formique formation drsquoH2etchellip) Ces catalyseurs seront deacuteriveacutes des nitrures de carbone graphitiques (g-C3N4) associeacutes agrave desmeacutetaux de transition de la premiegravere ligne Notre approche comportera un volet catalyse moleacuteculaireen utilisant des ligands de type heptazine et un volet catalyse heacuteteacuterogegravene baseacutee sur lafonctionnalisation des g-C3N4 Une eacutetude systeacutematique des relations structureactiviteacute permettradoptimiser le deacuteveloppement des catalyseurs efficients et seacutelectifs Pour cela lrsquoutilisation demeacutethodes de caracteacuterisation classiques (Electrochimie RPE RMN UV-Vis GC-MS DRXhellip) maiseacutegalement coupleacutees (UV-visElectrochimie RPEUV-vis RPEElectrochimie) seront neacutecessaires

Laboratoire IRIG SyMMESCode CEA SL-DRF-22-0267Contact julieandrezceafr

SYNTHEgraveSE ET EacuteTUDE DE BOIcircTES QUANTIQUES DE GESNSI (THEgraveSE)



Le traitement optique de lrsquoinformation par les technologies silicium butte depuis de nombreusesanneacutees sur un problegraveme de poids la mise agrave disposition drsquoune source de lumiegravere brillante pouvantsrsquointeacutegrer aux proceacutedeacutes actuels CMOS de fabrication La deacutecouverte reacutecente de lrsquoeffet laser dans descouches eacutepaisses drsquoalliages de la famille du Ge1-xSnx rend cette perspective agrave porteacutee de par son reacuteelpotentiel inteacutegratif (alliage de la colonne IV) Cependant les couches actuelles eacutemettent dans lagamme infra-rouge au-delagrave de 22 microm et ne sont pas adapteacutees au standard actuel des longueursdrsquoonde teacuteleacutecom situeacute dans la gamme 13-16 microm Afin drsquoaugmenter la porteacutee applicative de cetteclasse de mateacuteriau adapter son eacutenergie drsquoeacutemission peut ecirctre obtenu en tirant profit du confinementeacutelectronique induit dans des boicirctes quantiques de Ge1-xSnx sujet encore largement inexploreacute agravelrsquoeacutechelle internationale Ce travail de thegravese poursuivra plusieurs objectifs 1-reacutealiser la croissancepar eacutepitaxie par jets moleacuteculaires drsquoassembleacutees de boicirctes quantiques de Ge1-xSnx encapsuleacutees dansdu silicium cristallin et maicirctriser les paramegravetres de croissance permettant de jouer sur la teneur eneacutetain la densiteacute et la taille de ces objets 2-dresser une vue drsquoensemble la plus exhaustive quepossible des proprieacuteteacutes structurales de ces nanoobjets agrave lrsquoaide des techniques avanceacutees demicroscopie eacutelectronique en transmission (travail meneacute sur la plateforme de nanocaracteacuterisation duCEA Grenoble) 3-qualifier les proprieacuteteacutes drsquoeacutemission de lumiegravere drsquoassembleacutees de boicirctes quantiquesinseacutereacutees au sein de reacutesonateurs optiques (fabrication de lasers sur Si eacutemettant dans la gammeteacuteleacutecom) ou drsquoeacutemission de photons uniques par la boicircte individuelle

Laboratoire IRIG PHELIQSCode CEA SL-DRF-22-0243Contact pascalgentileceafr

INFLUENCE DES PROPRIEacuteTEacuteS PHYSIQUES DES MATEacuteRIAUX SUR LEURMEacuteCANISME DE FRACTURE (THEgraveSE)



Une des activiteacutes du laboratoire concerne le deacuteveloppement de la technologie Smart-CutTM enpartenariat avec la socieacuteteacute SOITEC La technologie Smart-CutTM est une technique originale dereport de couches minces Elle est baseacutee sur lrsquoimplantation drsquoions leacutegers le collage par adheacutesionmoleacuteculaire du substrat implanteacute sur un substrat support et le traitement de fracture provoqueacute auniveau de la zone implanteacutee Cette technique est bien maicirctriseacutee et elle permet entre autres lafabrication industrielle de plaquettes SOI (Silicon On Insulator) Ces derniegraveres anneacutees nous avonsreacutealiseacute des progregraves importants sur la compreacutehension des meacutecanismes fondamentaux impliqueacutes danslrsquoeacutetape de fracture de la technologie Smart CutTM Ils ont eacuteteacute en grande partie permis par la miseen œuvre de techniques de caracteacuterisations originales et deacuteveloppeacutees en interne pour adresser cetteprobleacutematique Jusque ici ces eacutetudes ont eacuteteacute reacutealiseacutees essentiellement sur des structures ensilicium Neacuteanmoins la technologie Smart-CutTM est utiliseacutee pour fabriquer des substrats avanceacutespar report de divers mateacuteriaux (LiTaO3 Ge SiC etchellip) Dans le cadre de la thegravese nous proposonsdrsquoeacutetudier le meacutecanisme de fracture dans ces diffeacuterents mateacuteriaux Lrsquoobjectif sera de geacuteneacuteraliser lesmodegraveles physiques deacuteveloppeacutes pour la fracture du silicium agrave drsquoautres mateacuteriaux Lrsquoeacutetudiant mettraen œuvre diffeacuterents types de caracteacuterisations pour eacutetudier la fracture dans des structures inteacutegrantles mateacuteriaux drsquointeacuterecirct Plusieurs techniques de microscopie et de spectromeacutetrie seront utiliseacuteespour eacutetudier la croissance des deacutefauts drsquoimplantation jusque agrave la fracture ainsi que lrsquoeacutetat postfracture La dynamique de la fracture dans ces mateacuteriaux sera eacutetudieacutee gracircce agrave des bancs optiquesdeacutedieacutes

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0573Contact fredericmazenceafr

REacuteALISATION DES NEURONES IMPULSIONNELS SPINTRONIQUES (POST-DOC)



Dans le cadre du projet national ANR SpinSpike le laboratoire Spintec ouvre un poste de chercheurpostdoctoral Le candidat travaillera en collaboration avec lUMPhy CNRS-Thales et Thales TRTLobjectif est la reacutealisation dune preuve de concept de neurones artificiels en utilisant des jonctionstunnel magneacutetiques capables de geacuteneacuterer des signaux et de les propager entre des neuronesartificiels coupleacutes Le candidat doit avoir une solide expeacuterience en nanofabrication et doit ecirctrefamiliariseacute avec les techniques courantes de lithographie optique et par faisceau eacutelectronique ainsique les diffeacuterentes techniques de gravure Le candidat peut eacutegalement ecirctre impliqueacute dans lacaracteacuterisation eacutelectrique des dispositifs Le poste devrait commencer le 1er avril 2021 et durerjusquagrave 2 ans conjointement entre leacutequipe RF et lrsquoeacutequipe MRAM de Spintec Le contrat sera geacutereacutepar le CEA et financeacute par lAgence ANR Nous offrons un environnement international et compeacutetitifdes eacutequipements de pointe et la possibiliteacute deffectuer des recherches au plus haut niveau Nousencourageons le travail deacutequipe dans un environnement diversifieacute et inclusif et accueillons toutessortes de candidats Plus dinformations sur le laboratoire Spintec wwwspintecfr

Laboratoire IRIG SPINTECCode CEA PsD-DRF-21-0031Contact lilianabudaceafr

INTERFACES Agrave ANISOTROPIE PERPENDICULAIRE POUR LA SPINTRONIQUEFRUGAL (THEgraveSE)



Les meacutemoires magneacutetiques (MRAM) agrave couple de transfert de spin (STT) sont entreacutees en productionindustrielle chez les principales fonderies microeacutelectroniques en 2018 La premiegravere application estle remplacement des meacutemoires eFLASH Une autre application importante preacutevue est la meacutemoirecache de dernier niveau et les applications agrave faible consommation Cependant pour ces applicationsle facteur de meacuterite deacutefini comme le rapport entre le temps de reacutetention et le courant deacutecriture doitecirctre ameacutelioreacute pour reacuteduire la consommation deacutenergie Dans cette thegravese nous proposons dameacuteliorerde maniegravere significative le facteur de meacuterite en eacutetudiant diffeacuterents moyens daider la commutationde lrsquoaimantation de la couche de stockage Ces moyens incluent lutilisation dune couche destockage innovante par lrsquoutilisation de multiples couches et interfaces par rapport aux meacutemoiresconventionnelles ougrave la couche de stockage est constitueacutee dune seule couche ferromagneacutetique Cescellules MRAM dont la couche de stockage comprend plusieurs couches coupleacutees permettant agrave lacommutation de lrsquoaimantation de seffectuer le long de chemins eacutenergeacutetiques plus favorables Nouschercherons eacutegalement agrave tirer profit dune diminution de lanisotropie magneacutetique de la couche destockage lors de lapplication de la tension deacutecriture en raison agrave la fois de leffet de controcircle delanisotropie magneacutetique par la tension (VCMA) et au chauffage par effet Joule associeacute agrave limpulsionde courant Une optimisation approfondie de la couche de reacutefeacuterence sera eacutegalement reacutealiseacutee pourreacuteduire les interactions magneacutetostatiques entre les couches de reacutefeacuterence et de stockage et ainsirendre eacutequivalente la stabiliteacute dans les configurations parallegraveles et antiparallegraveles Ces ameacuteliorationsdevraient permettre un gain dans la figure de meacuterite entre 2 et 10 fois Leur utilisation est adapteacuteeaux configurations 2 et 3 terminaux utilisant des effets STT (couple de transfert de spin) ou SOT(couple spin-orbite) respectivement Dans le cas drsquoun effet VCMA augmenteacute il est possibledrsquoatteindre des gains la figure de meacuterite encore plus eacuteleveacutes pour une configuration SOT Le domainedrsquoapplication de ces dispositifs spintroniques de tregraves faible consommation srsquoeacutelargie aussi au-delagrave desmeacutemoires Les possibiliteacutes dapplication pour le calcul dans la meacutemoire et neuromorphique seronteacutevalueacutees deacutemontreacutees dans une co-inteacutegration technologique avec du CMOS

Laboratoire IRIG SPINTECCode CEA SL-DRF-22-0716Contact kevingarelloceafr

DIFFRACTION ΜLAUE ET EXCITATION DE LUMINESCENCE PHYSIQUEALGORITMES DE TRAITEMENT ET APPLICATION Agrave LOPTOEacuteLECTRONIQUENITRURES (THEgraveSE)



Installeacute au Synchrotron Europeacuteen (ESRF) de Grenoble (ligne BM32) linstrument de microdiffractionLaue (microLaue) est unique en Europe et sonde la matiegravere en diffractant un faisceau polychromatiquede quelques centaines de nanomegravetres Lacquisition du diagramme de diffraction de Laue est tregravesrapide et permet de scanner les eacutechantillons avec une grande preacutecision pour obtenir les paramegravetresstructuraux des mateacuteriaux mono ou polycristallins en termes dorientation de paramegravetres de maillecristallographique et deacutetat de deacuteformations Nous avons ajouteacute reacutecemment agrave cette technique lapossibiliteacute denregistrer la lumiegravere visible et proche infrarouge eacutemise exciteacutee par les rayons X latechnique dite XEOL (X-ray Excited Optical Luminescence) Lacquisition de spectres XEOL(geacuteneacuteralement 1 s) peut ecirctre synchroniseacutee avec la collecte de donneacutees Laue afin de mesurer lemecircme emplacement de leacutechantillon Le sujet de doctorat consiste agrave participer au deacuteveloppement denouvelles expeacuteriences ESRF avec notre eacutequipe (ameacutelioration de la collecte de la lumiegravere et deleacutequipement) et aussi agrave loptimisation de la chaicircne de traitement des donneacutees baseacutee sur desalgorithmes danalyse dimages de reconnaissance intelligente du diagramme de Laue et dereconstruction de nanostructures pour eacutetudier les champs de deacuteformation et la nature des deacutefautsdans les mateacuteriaux de nitrure (InAlGa-N) Ce nouveau traitement des donneacutees permettra letraitement systeacutematique dun grand nombre de donneacutees Cette laquo cristallographie en seacuterie raquo (termeutiliseacute en biologie) sera correacuteleacutee aux proprieacuteteacutes optiques de mateacuteriaux importants pourloptoeacutelectronique nitrure et de dispositifs eacutelectroluminescents Ce travail beacuteneacuteficiera de la mise agravejour Extremely Brilliant Source (EBS) de lESRF dun deacutetecteur rapide agrave pixels reacutecent et dudeacuteveloppement continu du programme LaueTools pour lanalyse des diagrammes de diffraction Cetravail sera associeacute agrave deux projets structurants ANR franccedilais MAGNIFIX (mise agrave niveau des lignesde lumiegravere franccedilaises CRG optique et nouveaux dispositifs) et DIADEM (programme prioritaire derecherche franccedilais automatisme intelligence artificielle)

Laboratoire IRIG MEMCode CEA SL-DRF-22-0468Contact joeleymeryesrffr

EXPLOITATION DES PROPRIEacuteTEacuteS STOCHASTIQUES DES JONCTIONS TUNNELMAGNEacuteTIQUE POUR LE CALCUL NON-CONVENTIONNEL (THEgraveSE)



En deacutepit des progregraves massifs reacutealiseacutes dans le domaine des algorithmes de calcul la plateformemateacuterielle sur laquelle ces algorithmes sont exeacutecuteacutes preacutesente un eacutenorme inconveacutenient Le hardwarede calcul existant devient de plus en plus gourmand en eacutenergie agrave mesure que les tacircches de calculdeviennent plus complexes Une alternative prometteuse consiste agrave deacutevelopper un mateacuteriel innovantqui peut sinspirer de la physique statistique ou des systegravemes de calcul agrave faible consommationdeacutenergie comme le cerveau Les jonctions tunnel superparamagneacutetiques et les nano-oscillateurs agravebase de spintronique sont des candidats prometteurs [1 2] pour de telles impleacutementations en raisonde leur taille nanomeacutetrique et de leur fonctionnement agrave tempeacuterature ambiante Ces dispositifs sontfabriqueacutes agrave partir dun eacuteleacutement de base de la spintronique une jonction tunnel magneacutetique quiutilise les couples de transfert de spin soit pour induire un comportement superparamagneacutetique agravechamp magneacutetique nul soit pour convertir un signal continu entrant en un signal de tension micro-onde (appeleacute nano-oscillateur agrave transfert de spin [3]) Lobjectif de ce projet de thegravese est de validerexpeacuterimentalement de nouvelles approches mateacuterielles qui exploitent ces proprieacuteteacutes speacutecifiques desjonctions tunnel magneacutetiques pour deacutevelopper des scheacutemas de calcul non-conventionnels Le travailexpeacuterimental sera accompagneacute dune modeacutelisation numeacuterique et analytique Leacutetudiant aura lapossibiliteacute dobtenir une formation cibleacutee (i) sur les diffeacuterents concepts de la spintronique(transport polariseacute en spin transfert de moment de spin dynamique daimantation) (ii) sur lamodeacutelisation eacutelectrique et magneacutetique des dispositifs spintroniques (iii) sur les concepts de calculnon conventionnel Leacutetudiant acquerra des compeacutetences sur (i) les techniques de caracteacuterisationeacutelectrique (CC et micro-ondes) (ii) la nanofabrication de dispositifs spintroniques avanceacutes et (iii) laco-inteacutegration CMOS-spintronique Spintec est un laboratoire de recherche de pointe pour ledeacuteveloppement et la caracteacuterisation des dispositifs spintroniques et fournit toutes les installationsexpeacuterimentales Le doctorant interagira eacutetroitement avec des chercheurs de diffeacuterents groupes derecherche de SPINTEC (Mateacuteriaux et nanofabrication Intelligence artificielle SpintroniqueRF Theacuteorie et simulation) ainsi quavec deux groupes de recherche du CEALETI Ce travail aobtenu un soutien financier partiel du CEA [1] M Romera P Talatchian et alhttpsdoiorg101038s41586-018-0632-y [2] M Mansueto et alhttpsdoiorg101103PhysRevApplied12044029 [3] A Litvinenko et alhttpsdoiorg101103PhysRevApplied16024048 andhttpsdxdoiorg101021acsnanolett0c02195

Laboratoire IRIG SPINTECCode CEA SL-DRF-22-0629Contact philippetalatchianceafr

MAINTENANCE PREacuteVISIONNELLE Agrave BASE DrsquoULTRASONS (THEgraveSE)



Dans le cadre du deacuteveloppement de ses activiteacutes de recherche sur les reacuteseaux de capteurs et lamaintenance preacutevisionnelle le Laboratoire Autonomie et Inteacutegration de Capteurs (DSYSSSCELAIC)du CEA-LETI agrave Grenoble propose une thegravese sur la laquo Maintenance preacutevisionnelle agrave base drsquoultrasonsraquo Lrsquoeacutemission drsquoultrasons sont parmi les premiers signes avant-coureurs du vieillissement drsquounsystegraveme industriel avant lrsquoapparition des vibrations des bruits ou de la chaleur Lobjet de la thegravesesera de mettre en œuvre un reacuteseau de capteurs ultrasons piloteacutes par un microcontrocircleur quicombineacute agrave des outils danalyse agrave base dIntelligence Artificielle Embarqueacutee (Edge-AI) permettront dedeacutetecter un vieillissement preacutematureacute drsquoune machine industrielle Le doctorant devra mettre enœuvre un banc de test autour dune machine industrielle qui sera instrumenteacute avec des capteursultrasons Les donneacutees reacutecolteacutees seront par la suite traiteacutes par des algorithmes de classification oude reacutegression (reacuteseaux de neurones SVM forecirct aleacuteatoire hellip) pour un diagnostic preacutecis et fiable delrsquoeacutetat des machines

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0655Contact estebancabanillasceafr

CRYO BACK-END OF LINE POUR LES APPLICATIONS QUANTIQUES (THEgraveSE)



La fabrication des Qbits de spin et supraconducteurs demande la mise en place drsquoun routagemeacutetallique agrave courte distance (Back-end of line ndash BEOL) et localiseacute compatible en radiofreacutequence etfonctionnant agrave tregraves basse tempeacuterature (au-dessous de la TC) Il existe agrave ce jour des inteacutegrationsBEOL baseacutees sur des mateacuteriaux supraconducteurs (Nb) dont lrsquoarchitecture et les proceacutedeacutes ne sontpas adapteacutes aux exigences des nœuds avanceacutes (technologies 2845 nm) Lrsquoobjectif est de mettre enplace les proceacutedeacutes une inteacutegration innovante et drsquoeacutetudier les comportements eacutelectriques agrave haute etbasse tempeacuterature Il sagira deacutevaluer diffeacuterents mateacuteriaux supraconducteurs compatible auxexigences dinteacutegration et aux contraintes basses tempeacuteratures Le travail de thegravese va se deacuterouler en2 temps en commenccedilant par le deacuteveloppement dune gravure meacutetallique qui requiegravere des eacutetudes desurface dinterface jusquaux comportements lors de linteacutegration des proceacutedeacutes dans la brique Back-end of line en valorisant une lrsquoapproche innovante du brevet DD21807FR2112216 Dans un secondtemps les eacutetudes porteront la physique meacutesoscopique les effets de confinements et de transportdans ces interconnections agrave tempeacuterature ambiante mais surtout aux tempeacuteratures cryogeacutenique defonctionnement

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0583Contact roselynesegaudceafr

MESURES OVERLAY POUR LES TECHNOLOGIES AVANCEacuteES (THEgraveSE)



LrsquoOverlay (OVL) est un des paramegravetres clef agrave suivre au cours de la fabrication de composants demicroeacutelectronique Actuellement cette grandeur est suivie par des techniques drsquoimagerie ou parscatteromeacutetrie Pour les technologies les plus avanceacutees - CMOS10nm et au-delagrave - ces techniquesbien que preacutecises (lt04 nm en 3 sigma) reacutepondront difficilement aux besoins des proceacutedeacutes Dautrestechniques doivent ecirctre eacutevalueacutees par simulations et expeacuterimentalement pour arriver agrave des preacutecisionsinfeacuterieures Le CD-SAXS et le CD-SEM sont les deux techniques qui seront eacutevalueacutees pour cettemeacutetrologie ultime Les justesses des techniques actuelles seront eacutevalueacutees le candidat deacutefinira denouvelles meacutethodologies de mesure et neacutecessitera la creacuteation drsquoeacutetalons de reacutefeacuterences inter-techniques Ce sujet est dans la continuiteacute de collaborations et programmes europeacuteens en cours

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0380Contact yoannblancquaertceafr

ETUDE ET REacuteALISATION DrsquoUN SYSTEgraveME MULTI-ANTENNAIRE Agrave 1356 MHZPOUR LA LOCALISATION DrsquoOBJETS CONNECTEacuteS (THEgraveSE)



Les objets connecteacutes connaissent depuis quelques anneacutees un essor nouveau avec lrsquoarriveacutee destechnologies NFC sur les teacuteleacutephones portables Lrsquointerrogation de lrsquoobjet (tag cartehellip)se faithabituellement agrave proximiteacute immeacutediate ou au contact du terminal Nous proposons dans cette thegravesede concevoir une surface connecteacutee eacutetendue permettant drsquointerroger et localiser simultaneacutementdiffeacuterents tags ou objets cibles agrave son voisinage Il est pour cela neacutecessaire de concevoir une matricedrsquoantennes inductives HF coupleacutees en champ proche et de deacutefinir un scheacutema de pilotage judicieux(multiplexage temporel ou multichip) permettant une localisation sans ambiguiumlteacute Lrsquoapproche dansun premier temps theacuteorique srsquoappuiera sur des simulations sous HFSS puis diffeacuterentes maquettes dereacuteseau drsquoantenne et de cartes de pilotage seront reacutealiseacutees et mesureacutees Le sujet preacutesente desretombeacutees inteacuteressantes dans le domaine de lIOT (preacutesentoir intelligent)

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0381Contact francoisfrassaticeafr

ETUDE DE LrsquoINTERACTION PLASMA SURFACE POUR DEacuteVELOPPER DESPROCEacuteDEacuteS INNOVANTS DE COLLAGES DIRECTS (THEgraveSE)



En microeacutelectronique lrsquoeacutelaboration de structures SOI (Silicon On Insulator) pour la fabrication decircuits inteacutegreacutes de nouvelle geacuteneacuteration srsquoappuie souvent sur la technologie de collage paradheacuterence moleacuteculaire Cette technique repose sur le collage direct de deux surfaces agrave lrsquoaide deproceacutedeacutes de traitement de surface agrave lrsquoeacutechelle nanomeacutetrique Ce collage moleacuteculaire peut ecirctre reacutealiseacuteau moyen drsquoune activation par plasma Dans le cadre de cette thegravese nous nous proposons drsquoeacutetudieret de deacutevelopper de nouveaux proceacutedeacutes drsquoactivation par plasma afin de reacutepondre aux besoins desindustriels Lrsquoobjectif de la thegravese est drsquoeacutetudier de maniegravere approfondie lrsquointeraction du plasma avecla surface afin de mieux comprendre les meacutecanismes de collage et ainsi optimiser au mieux leproceacutedeacute Cette eacutetude preacutesente un fort potentiel drsquoinnovation comme le deacutemontre de premiers essaisqui ont conduit au deacutepocirct de brevets et qui seront exploiteacutes au cours de la thegravese Pour mener agrave bienvos recherches vous profiterez de lrsquoenvironnement privileacutegieacute qursquooffre le CEA-Leti permettantdrsquoutiliser des eacutequipements agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart technologique agrave la fois en termes de deacuteveloppement deproceacutedeacutes et en termes de caracteacuterisation (plasma et surface) En effet vous beacuteneacuteficierezdrsquoeacutequipements drsquoactivation par plasma de derniegravere geacuteneacuteration coupleacutes agrave des dispositifs de diagnosticdu plasma in-situ (OES) De nombreux eacutequipements drsquoanalyse de surface physicochimique ettopographique seront aussi disponibles (FTIR XPS AFM OCA etc) La thegravese se deacuteroulera dans unenvironnement hautement technologique du CEA-Leti de Grenoble les salles blanches duDeacutepartement des Plateformes Technologiques et de la Plateforme de Nano-Caracteacuterisation (PFNC)

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0362Contact aureliensarrazinceafr

POUSSER LES SECRETS DE LA SUPRACONDUCTIVITEacute DE LUTE2 (THEgraveSE)



Three years ago a highly unusual superconducting state was found in the compound UTe2triggering a lot of excitement Indeed this superconductivity appeared to be extremely robust in anapplied magnetic field demonstrating that it is a rare spin-triplet superconductor where Cooperpairs are formed by electrons having the same spin direction This implied that it could also be atopological superconductor an exciting prospect with possible applications in quantum computingSuperconductivity in UTe2 is not only robust under magnetic field it can even be induced by amagnetic field applied in specific directions of the crystal lattice Moreover under pressure wediscovered that multiple superconducting phases appear of different symmetries an extremely rarephenomenon UTe2 can be considered as a prototype quantum material where physical propertiesare governed by electronic correlations emerging among flat bands at the Fermi level andtopological effects With this project we will further explore the superconducting properties of UTe2under pressure Particularly for quantum matter which often lies close to instabilities toward newquantum states pressure can reveal and help understand these new states However these arechallenging experiments requiring a pressure cell able to generate pressures of typically 104 ndash 105bars often associated with other extreme conditions of low temperature and high magnetic field Wehave designed a tiny pressure cell making it possible to orient the sample in any field directionunder pressure and at low temperatures

Laboratoire IRIG PHELIQSCode CEA SL-DRF-22-0549Contact danielbraithwaiteceafr

VERS DES BITS QUANTIQUES VOLANTS ANYONIQUES UNE EacuteTUDETHEacuteORIQUE (THEgraveSE)



Anyons are exotic particles that are neither fermions nor bosons When one anyon makes a looparound another one the many-body wave function picks up a phase that is neither zero (bosons) norpi (fermions) but that may take any value or even be a matrix (non-Abelian anyons) Anyons could beused for a new kind of quantum computers called ldquotopological quantum computerrdquo This is the routecurrently followed by Microsoft Although these particles do not seem to exist in nature it isbelieved that quasi-particles with these characteristics can be stabilized in semiconductingheterostructures at low temperature and under high magnetic field An experiment demonstratingunambiguously the anyonic behavior for the first time has been performed earlier this yearhttpswwwnaturecomarticless41567-020-1021-7 The physics of anyons is fascinating but alsovery complex In particular it is very difficult to study them from microscopic models and usualapproaches are restricted to effective models In this PhD we will build a microscopic description ofthe propagating edge states of anyons in the fractional quantum Hall effect phase 13 Our groupdevelop state-of-the-art numerical tools for addressing quantum transport both in the stationary (seehttpkwant-projectorg) and time-resolved (httptkwantkwant-projectorg) domain We will adaptthe traditional approach to use the so-called ldquocomposite fermionrdquo framework where the electronshave captured quantum of flux With this approach we shall be able to study how the anyons edgestates are reconstructed by the topological terms that arise in their field theoretical description In asecond part of this PhD we will would study the dynamics of these anyons and propose actualexperiments to be performed The project will culminate with a study on how anyons could pair toform a topological superconductor harboring Majorana fermions (particles that are their own anti-particles) The fractional quantum Hall effect phase 52 is believed to harbor such a phase Goodmathematical skills as well as scientific programming are necessary for the success of the projectThe work will involve theoretical formalism aspects as well as numerics The PhD will take placewithin the theory group of CEA Grenoble IRIG PHELIQS (Photonics NanoElectronics and Quantumengineering) Our group contains 15-20 researchers working on nanoelectronics superconductivitymagnetism and electronic correlations in close collaboration with experimental groups The projectitself will be done under the direction of Kyrylo Snizhko and Xavier Waintal We seek highlymotivated students with a strong background in theoretical physics quantum nanoelectronics andornumerical simulations

Laboratoire IRIG PHELIQSCode CEA SL-DRF-22-0745Contact kyrylosnizhkoceafr

NANO-PATTERNING PROTEacuteIQUE EXPLORATION DES PROPRIEacuteTEacuteS DUNEPLATEFORME PROTEacuteIQUE NANO ORGANISEacuteE POUR LES BIOCAPTEURS ETLA CATALYSE (THEgraveSE)



Maitriser lrsquoorganisation agrave lrsquoeacutechelle nanomeacutetrique de la matiegravere est un deacutefi scientifique et techniquemajeur Cette maicirctrise associeacutee agrave une deacutemarche bio-inspireacutee permet de repousser les limitations desmateacuteriaux actuels Dans ce cadre nous proposons drsquoexplorer les proprieacuteteacutes et capaciteacutes drsquoun auto-assemblage de proteacuteine de Ginkgo biloba preacutesentant une structure en nid drsquoabeille avec des poresdont la taille est infeacuterieure agrave 10 nm Lrsquoensemble eacutetant immobiliseacute sur support (eacutelectrode ou prismedoreacute) pour deux applications speacutecifiques La premiegravere est une application agrave faible prise de risque catalyser une oxydation de sulfides Les eacutetapes neacutecessaires agrave cette oxydation ont deacutejagrave eacuteteacute reacutealiseacuteesen solution et apporteraient les avantages de la catalyse supporteacutee concernant la reacuteutilisation ducatalyseur et la purification des produits formeacutes qui reste des problegravemes clefs en chimie Laseconde est une application plus risqueacutee qui vise agrave utiliser cette nano-structuration pour ladeacutetection de pheacutenols en SPRi Les gains en terme de sensibiliteacute et seacutelectiviteacute drsquoapregraves nos reacutesultatspreacuteliminaires sont en rupture avec les techniques existantes cependant les risques de mauvaisauto-assemblage sont plus eacuteleveacutes En effet les sondes de deacutetections de COVs eacutetant des seacutequencespeptidiques elles sont directement inteacutegreacutees au sein de la seacutequence proteacuteique de Ginkgo bilobaCependant plus de 10 modifications diffeacuterentes ont eacuteteacute reacutealiseacutees avec succegraves sans troubler lrsquoauto-assemblage Dans un second temps et en fonction des reacutesultats de cette premiegravere partie ce projetexplorera des applications plus complexes visant pour la catalyse des reacuteactions permettant laproduction drsquohydrogegravene utilisant des catalyseurs de cobalt tetra-aza-macrocyclique ou pour la SPRides applications de deacutetections de pheacutenols dans des meacutelanges complexes agrave savoir les vins rouges afindrsquoeacutetablir des empreintes odorantes speacutecifique pour chaque vin testeacute Le pheacutenol eacutetant un marqueurdes cancers gastro-œsophagique cette premiegravere application aura un rocircle de preuve de concept dedeacutetection dans des milieux complexes sans les contraintes des eacutechantillons meacutedicaux

Laboratoire IRIG SyMMESCode CEA SL-DRF-22-0458Contact pierre-henrielchingerceafr

SKYRMION MAGNEacuteTIQUES CONTROcircLEacuteS PAR UNE TENSION DE GRILLE(THEgraveSE)



Les skyrmions sont des textures de spin agrave travers lesquelles lrsquoaimantation suit une cycloiumlde tournantdans lrsquoun ou lrsquoautre sens ce qui deacutefinit la chiraliteacute du skyrmion Ces solitons topologiques suscitentactuellement un inteacuterecirct consideacuterable tant pour la physique sous-jacente que pour leur potentielapplicatif car ils sont deacuteplaccedilables par un courant eacutelectrique Par ailleurs la possibiliteacute drsquoajuster lesproprieacuteteacutes magneacutetiques dinterface par une tension de grille permet un controcircle des dispositifsspintroniques avec une faible puissance consommeacutee et fournit un degreacute de liberteacute suppleacutementaireversatile local et dynamique Dans ce contexte nous avons reacutecemment montreacute quune tension degrille peut non seulement creacuteer et effacer les skyrmions mais eacutegalement modifier lrsquoamplitude et lesigne de lrsquointeraction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) responsable de leur stabiliteacute et de leur chiraliteacuteEn particulier le controcircle du signe du DMI par la tension de grille permet de changerdynamiquement et localement le sens de deacuteplacement des skyrmions sous courant Dans cette thegraveseexpeacuterimentale nous proposons de (i) deacuteterminer la figure de meacuterite permettant de maintenir lastabiliteacute des skyrmions lors de leur manipulation par une tension de grille en particulier lors duchangement de chiraliteacute (ii) optimiser les mateacuteriaux pour atteindre cette figure de meacuterite et ainsiobtenir une manipulation individuelle des skyrmions (iii) caracteacuteriser la signature eacutelectrique desskyrmions dans le but drsquoextrapoler nos reacutesultats aux skyrmions nanomeacutetriques et rapides

Laboratoire IRIG SPINTECCode CEA SL-DRF-22-0518Contact helenebeaceafr

CORREacuteLATION STRUCTURE-PROPRIEacuteTEacuteS OPTOEacuteLECTRONIQUES DANS LESMATEacuteRIAUX PEacuteROVSKITES HALOGEacuteNEacuteS Agrave BASE DrsquoEacuteTAIN (THEgraveSE)



Les mateacuteriaux peacuterovskites halogeacuteneacutes agrave base de plomb sont doteacutes de proprieacuteteacutes optoeacutelectroniquesremarquables qui leur ont permis de srsquoimposer rapidement dans le domaine des applicationsphotovoltaiumlques Toutefois la preacutesence de plomb sous forme soluble et en quantiteacute importante estun frein important pour leur deacuteploiement agrave lrsquoeacutechelle industrielle Les peacuterovskites halogeacuteneacutees agrave basedrsquoeacutetain seul ou drsquoeacutetain et de plomb sont apparues reacutecemment comme une alternative prometteusemais de nombreux deacutefis sont encore agrave relever Dans ce contexte la thegravese propose drsquoeacutetudier lescomposeacutes de type FAxCs1-xSnyPb1-yI3 par deux approches Dans le but drsquoidentifier et decomprendre les meacutecanismes agrave lrsquoorigine des deacutefauts cristallins dans ces mateacuteriaux une eacutetudesysteacutematique de la structure cristalline et des transitions de phases structurales en fonction de lacomposition SnPb et FACs sera meneacutee par diffraction des rayons X et des neutrons Par ailleurs deseacutetudes in situ de la cristallisation de couches minces de type FAxCs1-xSnyPb1-yI3 seront reacutealiseacuteesen laboratoire par diffraction des rayons X en tempeacuterature mais eacutegalement au moyen de techniquessur synchrotron telles que la microscopie en diffraction ou la diffraction reacutesolue en temps Lrsquoobjectifest de maicirctriser la qualiteacute cristalline des couches minces de peacuterovskite preacuterequis agrave lrsquooptimisation dela stabiliteacute et des performances des cellules solaires La thegravese beacuteneacuteficiera drsquoun environnementscientifique riche et stimulant au sein de deux eacutequipes aux compeacutetences compleacutementaires ensynthegravese des mateacuteriaux et caracteacuterisation (notamment par diffusion de rayonnement en laboratoireou sur grands instruments)

Laboratoire IRIG MEMCode CEA SL-DRF-22-0445Contact stephaniepougetceafr

SONDES MOLEacuteCULAIRES POUR LIDENTIFICATION DULANTHANOPROTEacuteOME (THEgraveSE)



Lrsquoutilisation technologique des lanthanides srsquoest intensifieacutee dans des domaines aussi divers que leseacutenergies renouvelables lrsquoinformatique et la meacutedecine Lrsquoexposition croissante agrave ces meacutetaux au coursdu cycle de vie des technologies qui les utilisent (extraction utilisation recyclage) pose donc laquestion de lrsquoimpact de ces meacutetaux sur lrsquoenvironnement et la santeacute humaine Neacuteanmoinslrsquoidentification des interactions meacutetal-proteacuteines reste un deacutefi notamment du fait de leur caractegraveretransitoire Nous proposons ici une approche cheacutemobiologique innovante permettant le marquagecovalent des proteacuteines interagissant avec les lanthanides Dans un premier temps lela doctorant(e)syntheacutetisera des sondes moleacuteculaires pour le marquage de proteacuteines uniquement en preacutesence dumeacutetal Ilelle eacutevaluera ensuite lrsquoefficaciteacute de ces marqueurs in vitro sur proteacuteines isoleacutees Enfinapregraves avoir eacutetabli cette preuve de concept ilelle utilisera ces sondes pour eacutetudier lrsquointeractome dequelques lanthanides dans des cellules mammifegraveres en utilisant notamment des outils deproteacuteomique et drsquoimagerie biologique Nous deacuteterminerons ainsi les partenaires drsquointeraction de cesmeacutetaux critiques leur effet sur les organismes vivants et les caracteacuteristiques cleacutes qui leurpermettent de lier le meacutetal Nos reacutesultats permettront drsquoeacutetendre nos connaissances sur la toxicologiede ces meacutetaux peu eacutetudieacutee et drsquoinformer les politiques de protection environnementale et humaineSur le long terme la compreacutehension des meacutecanismes moleacuteculaires des interactions meacutetal-vivantpermettra lrsquoeacutemergence de strateacutegies bio-inspireacutees pour leur extraction leur recyclage et leur(bio)remeacutediation

Laboratoire IRIG SyMMESCode CEA SL-DRF-22-0478Contact sarahhostachyceafr

SPINTRONIQUE Agrave BASE DE MATEacuteRIAUX 2D ET ISOLANTS TOPOLOGIQUESEacutePITAXIEacuteS (THEgraveSE)



Dans le sillage du graphegravene de nombreux nanomateacuteriaux bidimensionnels ont eacuteteacute mis agrave jour danslesquels le confinement induit des proprieacuteteacutes eacutelectroniques optiques et magneacutetiques extraordinairessusceptibles de reacutevolutionner la microeacutelectronique Ces mateacuteriaux sont drsquoune grande varieacuteteacute(meacutetaux isolants semiconducteurs supraconducteurs etc) et leur association en multicouches estnaturellement permise par leur structure en feuillets ce qui permet de faire eacutemerger desfonctionnaliteacutes nouvelles dans les dispositifs microeacutelectroniques En particulier les dichalcogeacutenuresde meacutetaux de transition (MoS2 WSe2 etc) et les isolants topologiques (Bi2Se3 Bi2Te3) sont desmateacuteriaux tregraves prometteurs pour la spintronique Ils sont caracteacuteriseacutes par une interaction spin-orbiteexceptionnellement intense qui couple lrsquoimpulsion des eacutelectrons et lrsquoorientation de leur spin Cecouplage permet de manipuler le spin agrave lrsquoaide drsquoun champ eacutelectrique de reacutealiser lrsquointer-conversioncourant de charge-courant de spin par effet Edelstein et donne lieu agrave de nouveaux effetsmagneacutetoreacutesistifs Ces pheacutenomegravenes ont des applications envisageacutees dans les meacutemoires magneacutetiquesce qui suscite un tregraves fort inteacuterecirct dans la communauteacute Cependant ils nrsquoont eacuteteacute eacutetudieacutes agrave ce jour quedans des micro-feuillets de mateacuteriaux 2D preacutepareacutes par un proceacutedeacute de transfert manuel peureproductible Lrsquoeacutequipe laquo Spintronique 2D et semiconducteurs raquo de Spintec est lrsquoun des toutpremiers groupes Europeacuteens capables de fabriquer ces mateacuteriaux et de les combiner enmulticouches gracircce agrave lrsquoeacutepitaxie par jets moleacuteculaires Le travail de thegravese qui repose sur les savoir-faire de lrsquoeacutequipe consistera agrave mettre en eacutevidence et agrave eacutetudier les manifestations du fort couplagespin-orbite dans ces couches par des mesures de magneacutetotransport compleacutementaires (mesures deHall reacutesonnance ferromagneacutetique induite par courant et pompage de spin) Afin drsquoexalter les effetsdrsquointerface il srsquoagira drsquoeacutetudier des couches drsquoeacutepaisseur ultime (un simple feuillet atomique) ainsique des mateacuteriaux agrave fort potentiel deacutecouverts ces deux derniegraveres anneacutees les ferromagneacutetiques 2DSur ce projet lrsquoeacutetudiantmiddote sera eacutegalement impliqueacutemiddote dans les collaborations de lrsquoeacutequipe avec deseacutequipes de Grenoble (CEALETI) et Barcelone (ICN2)

Laboratoire IRIG SPINTECCode CEA SL-DRF-22-0228Contact fredericbonellceafr

SUPRACONDUCTIVITEacute SPIN-TRIPLET DANS UTE2 (THEgraveSE)



Research on superconductivity is one of the most active fields in solid-state research due to theobservation of new families of superconductors challenging the existing understanding of thisphenomenon While most metals get superconducting at low temperature and this so-calledconventional superconductivity understood in strongly correlated quantum materials like the high-Tc superconductors the iron pnictides or the heavy fermion systems new mechanism are involvedleading to unconventional pairing and novel physical properties The recently discovered discoveredheavy-fermion system UTe2 is an extreme example for the surprises brought by such unconventionalsuperconductors Superconductivity appears in this compound below 16 K Tt shows magnetic fieldreinforced superconductivity leading to an exceptionally high (for such a low Tc superconductor)superconducting critical field which survives for fields up to 35 T ie ten times higher than theexpected field from conventional theory Under high pressure we also discovered transitionsbetween different superconducting phases These properties give a strong indications that UTe2 is aldquospin-tripletp-waverdquo superconductor a highly sought-after state realized only in a few compoundsSuch superconducting states are of particular interest due to their intrinsic topological nature Inthe present PhD project we want to explore thermodynamic and transport properties inextraordinary conditions so as to deepen our understanding of the p-wave superconducting state ofUTe2 With thermal dilatation (change of length with temperature) or magnetostriction (change oflength with field) measurements down to very low temperatures (20 mK) and in high magnetic fieldwe will look for a potential field-induced phase transition between low and high fields and measurethe field-evolution of the superfluid density

Laboratoire IRIG PHELIQSCode CEA SL-DRF-22-0126Contact georgknebelceafr

INGEacuteNIEUR-CHERCHEUR POST-DOCTORANT (HF) TRAITEMENT DUSIGNAL IA ET LOGICIEL POUR UNE APPLICATION PREacuteDICTION ETTRAITEMENT EacutePILEPSIE EN BOUCLE FERME PAR REFROIDISSEMENTLOCALISEacuteE (POST-DOC)



A ce jour aucune eacutetude na mis en eacutevidence la possibiliteacute drsquoutiliser la preacutedictionpreacutevision des crisesdrsquoeacutepilepsie comme deacuteclencheur de theacuterapeutiques en boucle fermeacutee pour le traitement de lrsquoeacutepilepsiepharmaco-reacutesistante Notre solution de preacutedictionpreacutevision de crises repose sur des algorithmesdeacuteveloppeacutes pour deacutecoder des signaux neurologiques du cortex moteur deacutejagrave utiliseacutes en clinique (essaiclinique lsquoBCI et teacutetrapleacutegiersquo NCT02550522) et qui peuvent ecirctre appliqueacutes pour geacuteneacuterer despreacutevisions de survenue des crises Concernant les algorithmes du BCI moteur nous avons publieacute etbreveteacute des algorithmes de deacutecodage en temps reacuteel sur des patients teacutetrapleacutegiques controcirclant 8degreacutes de liberteacute Ils peuvent ecirctre adapteacutees agrave la preacutediction des crises drsquoeacutepilepsie Notre hypothegravesede travail est que le traitement pendant des peacuteriodes de haut risque drsquooccurrence des crises (et nonpendant les crises elles-mecircmes) va permettre reacuteduire les doses theacuterapeutiques agrave administrer Cetteapproche va rendre possible lrsquoutilisation de systegravemes implantables autonomes en aidant agrave reacuteduire laconsommation drsquoeacutenergie de ces systegravemes Las algorithmes de deacutecodage vont ecirctre potentiellement reacute-speacutecifieacute pour ameacuteliorer leur reacuteponse agrave la tache de preacutediction des crises eacutepileptiques Ils serontcompareacutes agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart des approches CNN (convolutional neural networks) ainsi qursquoagrave drsquoautressolutions existantes Ils seront eacutevalueacutes en utilisant un modegravele de primates non-humains eacutepileptiquesdeacuteveloppeacute a Clinatec Ce modegravele permettra eacutegalement de tester lrsquoefficaciteacute des algorithmes pourpreacutevenir la survenue des crises par un traitement non-pharmacologique baseacute sur le refroidissementlocaliseacute intra-cortical en deacuteveloppement agrave Clinatec Le systegraveme de deacutecodage neuronal est inteacutegreacutedans un environnement logiciel qui permet le traitement du signal neuronal et peut eacutemettre lescommandes de controcircle agrave des dispositifs externes Le Post-Doctorat sera porteacute par le CEA-LETI-Clinatec en collaboration avec

Laboratoire Clinatec (LETI) LetiCode CEA PsD-DRT-21-0023Contact napoleontorres-martinezceafr

COUCHE PHYSIQUE IOTEFFICACE EacuteNERGEacuteTIQUEMENT BASEacuteE SUR LIA(THEgraveSE)



Avec lrsquoexplosion du nombre drsquoobjets connecteacutes lrsquointernet des objets (IoT) se situe actuellement aucœur de lrsquoeacutevolution numeacuterique Il est maintenant possible de connecter des objets du quotidien industriels (robots voitures capteurs etc) agrave internet par lrsquointermeacutediaire de terminaux inteacutegreacutes Lestechnologies de connectiviteacute mMTC (massive Machine Type Communications) pilier de la 5G nontque peu eacutevolueacute par rapport aux geacuteneacuterations preacuteceacutedentes et ne sont que trop peu efficaces pourreacutepondre aux enjeux de lrsquoIoT que sont lrsquoefficaciteacute eacutenergeacutetique la couverture et la complexiteacute Ainsiil devient neacutecessaire de faire eacutevoluer les formes drsquoondes IoT pour les futures geacuteneacuterations desystegravemes de teacuteleacutecommunication (6G) Dans ce contexte nous souhaitons proposer et eacutetudier unenouvelle couche physique reacutepondant aux principales besoins de lrsquoIoT (LPWA - Low Power Wide AreaNetwork) que sont une bonne efficaciteacute eacutenergeacutetique (fonctionnement sur batterie) une longueporteacutee de communication et ce pour des communications sporadiques principalement en voiemontante avec des trames veacutehiculant linformation de petite taille Pour ce faire nous nous aideronsdes avanceacutees du Deep learning et notamment des architectures de reacuteseaux de neurones auto-encoder Ainsi apregraves avoir proposeacute et eacutevalueacute une premiegravere couche physique entrainable pour lrsquoIoTles processus de synchronisation et drsquoestimation de canal seront inteacutegreacutes Lrsquoagiliteacute de la couchephysique reacutesultante aux changements de son environnement (canal de propagation accegraves multiplenouvelles exigences de service etc) sera alors eacutetudieacutee ainsi que son impleacutementation sur desarchitectures laquo embedded AI raquo

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0712Contact valerianmannoniceafr

CONCEPTION DE SOURCES THZ EN TECHNOLOGIES CMOS ET BICMOSAVANCEacuteES (THEgraveSE)



Dans le cadre des activiteacutes de conception de circuits et de systegravemes de communications sans fils agravehaut deacutebit (hautes freacutequences) on se propose drsquoexplorer les bandes de freacutequences de longueursdrsquoondes sub-millimeacutetriques Forts drsquoune expeacuterience dans le domaine millimeacutetrique avec desreacutealisations de circuits inteacutegreacutes radiofreacutequences innovants allant jusqursquoagrave plusieurs dizaines de Gbpsde circuits pour lrsquoimagerie sub-THz nous souhaitons avancer plus loin sur ces theacutematiques etexplorer des architectures permettant de reacutealiser des sources agrave fortes puissances drsquoeacutemission autourde 300 GHz En effet les imageurs CMOS dans les bandes 300 GHz sont leacutegions mais il y a unmanque de laquo sources de lumiegravere raquo qui permettent laquo drsquoeacuteclairer raquo les objets agrave imager et augmenterpar conseacutequent la dynamique des images Une approche niveau transistor va ecirctre adopteacutee par le(la)futur(e) theacutesard(e) afin drsquoexplorer les architectures optimales pour la geacuteneacuteration de puissance au-delagrave de 300 GHz Des architectures de synchronisation et de recombinaison de plusieurs oscillateursseront eacutegalement eacutetudieacutees avec pour but lrsquoaugmentation de la puissance du signal eacutemis Sans perdrede vue que le but de ces travaux est le rayonnement du signal geacuteneacutereacute un accent sera eacutegalement missur lrsquointerface des circuits inteacutegreacutes avec le systegraveme antennaire Finalement les circuits THz conccedilusdevront aussi avoir la possibiliteacute de verrouillage sous-harmonique ce qui permettra drsquoenvisager dessynthegraveses de freacutequence pour les teacuteleacutecommunications etou les radars de type FMCW Ce travail seraeffectueacute sur des plateformes technologiques CMOS et BiCMOS avanceacutees (ex CMOS 45nm SOI B55xhellip) Dans cette thegravese le (la) candidat(e) devra explorer diffeacuterentes architectures au niveau circuitafin de reacutealiser des sources de freacutequence THz Le but est dinnover dans la conception et trouver lesarchitectures les plus adapteacutees afin de reacutealiser des puissances eacuteleveacutees au-delagrave de 300 GHz sur destechnologies Silicium De plus les architectures exploreacutees devront avoir de la flexibiliteacute dans leurimpleacutementation pour pouvoir ecirctre verrouilleacutees par injection sous-harmonique afin decirctre utiliseacuteesdans le cadre de synthegravese de freacutequence au-delagrave de 300 GHz

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0638Contact alexandresiligarisceafr

TRAITEMENT DE SIGNAL MICROPHONE ULTRA LOW POWER ET HAUTESPERFORMANCES POUR LA LOCALISATION DE LOCUTEUR ET LA DEacuteTECTIONDrsquoATTENTION DANS UN AUDITOIRE APPLICATION AUX PROTHEgraveSESAUDITIVES DE NOUVELLE GEacuteNEacuteRATION (THEgraveSE)



La perte drsquoaudition est un problegraveme de santeacute publique majeur et affecte environ 10 de lapopulation mondiale Ce handicap impacte fortement le confort de vie des patients qui en sontatteints dans de nombreux aspects de leur vie De plus avec une stimulation accrue sur de longuespeacuteriodes de notre appareil auditif par diverses utilisations du numeacuterique cette tendancedrsquoaugmentation de la preacutevalence de la perte drsquoaudition est clairement agrave lrsquoaccroissement Plusieursformes de perte auditive peuvent ecirctre traiteacutees par lutilisation dappareils auditifs qui ameacuteliorentconsideacuterablement la vie de millions de personnes souffrant dune perte auditive dans le monde Cesappareils auditifs ont beacuteneacuteficieacute drsquo efforts consideacuterables pour ameacuteliorer les technologies sous-jacenteslors des derniegraveres anneacutees et affichent aujourdrsquohui des performances tregraves eacuteleveacutees en terme dequaliteacute de signal audio reproduit amplification filtrage des bruits parasites compaciteacute autonomieCependant ces appareils preacutesentent encore plusieurs limitations Notamment dans certainsenvironnements sonores la seacuteparation entre signal utile agrave amplifier et signaux acoustiquesinterfeacuterants agrave filtrer reste un challenge Dans cette eacutetude nous proposons de nous inteacuteressernotamment au Cocktail Party Problem Le problegraveme du cocktail party (CPP) est un pheacutenomegravenepsycho-acoustique qui se reacutefegravere agrave la remarquable capaciteacute humaine deacutecouter et de reconnaicirctreseacutelectivement une source auditive dans un environnement bruyant ougrave linterfeacuterence auditive qui sesuperpose est produite par des sons de parole concurrents ou par une varieacuteteacute de bruits qui sontsouvent supposeacutes indeacutependants ou une varieacuteteacute de bruits qui sont souvent supposeacutes ecirctreindeacutependants les uns des autres La reacutesolution de ce type de problegraveme aussi appeleacute AuditoryAttention Detection repreacutesente une probleacutematique majeure pour laquelle peu de solutions ont eacuteteacuteencore apporteacute et qui suscite actuellement de nombreux travaux de recherche Ce sujet de thegravese quisinscrit dans la roadmap laquo Systegravemes Cyber-Physiques raquo et laquo Edge IA raquo du Deacutepartement Systegravemes duCEA-LETI (Grenoble) aura pour objectif drsquoapporter une contribution majeure agrave cette theacutematique duAuditory Attention Detection pour la reconnaissance automatique du locuteur par les prothegravesesauditives de futures geacuteneacuteration La thegravese sappuiera sur des solutions technologiques avanceacuteesmettant en œuvre de lintelligence artificielle embarqueacutee (Edge AI) Nous aborderons le problegraveme autravers drsquoune approche de fusion de donneacutees multi-capteurs (capteurs acoustiques inertiels videacuteo)En effet on envisagera de coupler un traitement de signaux acoustiques vocaux gracircce agrave desmicrophones hautes performances avec un traitement videacuteo des visages pour reacutealiser une deacutetectiondrsquoactiviteacute vocale du locuteur (lecture labiale automatique) Les donneacutees capteurs seront traiteacutees etcoupleacutees par des algorithmes drsquointelligence artificielle adapteacutes Il est eacutegalement envisageacute drsquoutiliserplusieurs microphones pour reacutealiser un traitement de type beamforming acoustique et de reacutealiserun couplage eacuteventuellement avec des capteurs inertiels pour renforcer la localisation du locuteur Lavalidation des meacutethodes mis en œuvre et des algorithmes deacuteveloppeacutees sera reacutealiseacutee gracircce agrave descampagnes drsquoessais en chambre acoustique instrumenteacutee (microphone hautes performancecaptures video etchellip) Mots cleacutes prothegravese auditive traitement de signal audio intelligenceartificielle fusion de capteurs cocktail party problem auditory attention detection

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0293Contact vincentheiriesceafr

TECHNIQUES DE FOCALISATION EN CHAMP PROCHE DANS LES MILIEUXINHOMOGEgraveNES AUX FREacuteQUENCES MILLIMEacuteTRIQUES (THEgraveSE)



Dans des multiples applications telles que le transfert drsquoeacutenergie sans fil lrsquoimagerie micro-ondes lecontrocircle industriel etc il est neacutecessaire de former diriger ou encore focaliser le rayonnementeacutelectromagneacutetique dans une reacutegion speacutecifique de lrsquoespace Cette reacutegion peut se situer danslrsquoenvironnement proche de la surface rayonnante qui a geacuteneacutereacute lrsquoonde eacutelectromagneacutetique Dans cecas on parle de systegraveme focalisant en champ proche Avec le deacuteveloppement des futurs systegravemes decommunication de type laquo Beyond 5G raquo et 6G la neacutecessiteacute de focaliser le faisceau en champ prochepeut aussi srsquoappliquer dans le cas des surfaces intelligentes reconfigurables Ces dispositifs si doteacutesdrsquoeacuteleacutements reconfigurables peuvent ecirctre utiliseacutes pour manipuler les ondes eacutelectromagneacutetiques etcontrocircler de maniegravere dynamique les proprieacuteteacutes du canal de propagation Enfin la focalisation enchamp proche peut aussi ecirctre un eacuteleacutement diffeacuterentiant pour le deacuteveloppement des futurs systegravemesdrsquoimagerie meacutedicale qui neacutecessitent de former et diriger lrsquoeacutenergie dans corps humain afin dediagnostiquer suivre et ou soigner des pathologies speacutecifiques Dans ce contexte la focalisation enchamp proche peut ecirctre utiliseacutee pour ameacuteliorer la reacutesolution du systegraveme drsquoimagerie en optimisant letransfert transmission drsquoeacutenergie Le premier objectif de cette thegravese est de deacutevelopper des outils desynthegravese de conception et drsquooptimisation de systegravemes focalisants en champ proche en milieux nonhomogegravenes Ces techniques seront deacuteveloppeacutees en consideacuterant les proprieacuteteacutes eacutelectromagneacutetiquesdes milieux La synthegravese du champ drsquoouverture se fera agrave partir de lrsquoexpansion modale du champ etde la theacuteorie des potentiels vecteurs Apregraves cette phase les proceacutedures de synthegravese etdrsquooptimisation deacuteveloppeacutees seront utiliseacutees pour concevoir un systegraveme focalisant en champ procheopeacuterant aux freacutequences millimeacutetriques et ou sub-THz (30 ndash 300 GHz) Ces antennes serontfabriqueacutees et caracteacuteriseacutees en chambre aneacutechoiumlque Des simulations systegraveme et ou des mesuresseront aussi faite pour analyser lrsquoimpact du systegraveme focalisant en champ proche

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0226Contact antonioclementeceafr

FABRICATION DUNE MEacuteMOIRE EN UTILISANT DES ORIGAMIS DADN(THEgraveSE)



Cadre et contexte Les technologies de lrsquoinformation de demain vont avoir besoin de structures deplus en plus complexes qui dans une deacutemarche logique de miniaturisation combinent agrave la fois lahaute reacutesolution la haute densiteacute ainsi que le design complexe (formes arrondies empilement 3Detc) Dans ce contexte et pour reacutepondre aux futures exigences des technologies des nouvellestechniques de nano-structuration devront ecirctre envisageacutees De par son gabarit nanomeacutetrique(diamegravetre de 2 nm) sa propension agrave lrsquoauto-assemblage sa diversiteacute structurale et les possibiliteacutes defonctionnalisation lrsquoADN constitue une brique de choix Il offre notamment la possibiliteacute de reacutealiserdes architectures en 2D et en 3D deacutefinies au nanomegravetre pregraves Travail demandeacute cette thegravese a pourobjectif de deacutemontrer la faisabiliteacute de reacuteseaux 2D de nanostructures en utilisant un masque en ADNDes nouveaux origamis seront reacutealiseacutes en visant une reacutesolution ultime de quelques nanomegravetres unedensiteacute de motifs compatible avec des applications microeacutelectroniques mais aussi un controlnanomeacutetrique de lrsquoalignement en se basant sur les proprieacuteteacutes drsquoauto-assemblage de lrsquoADN La partietechnologique sera focaliseacutee sur lrsquoimpleacutementation de ces structures sur plaque de silicium enutilisant des proceacutedeacutes compatibles avec lrsquoenvironnement salle blanche du Leti afin de reacutealiser undeacutemonstrateur morphologique Le deacutemonstrateur final sera une meacutemoire ferro-eacutelectrique

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0576Contact guidorademakerceafr

APPRENTISSAGE PROFOND POUR LA RECONSTRUCTION DrsquoIMAGES ENTOMOGRAPHIE EacuteLECTRONIQUE MULTI-MODALE ET MULTI-REacuteSOLUTION(THEgraveSE)



Les avanceacutees reacutecentes en instrumentation et en meacutethodologie de reacutesolution de problegravemes inversesont permis agrave la tomographie eacutelectronique de devenir un outil de caracteacuterisation 3D capable dereacutepondre aux deacutefis actuels de miniaturisation des dispositifs microeacutelectroniques Avec desspectromegravetres ultra-rapides de perte deacutenergie des eacutelectrons (EELS) et des systegravemes multi-deacutetecteurs en spectroscopie de rayons X agrave dispersion deacutenergie (EDX) il est aujourdhui possibledacqueacuterir plusieurs signaux simultaneacutement pour reconstruire en 3D la structure et la morphologiedrsquoun objet avec une reacutesolution sub-nanomeacutetrique ainsi que sa composition chimique avec unereacutesolution de quelques nanomegravetres Dans le cadre dun projet transverse de compeacutetences nousavons mis en place des approches parcimonieuses pour la reconstruction tomographique EELSEDXagrave partir dun nombre tregraves limiteacute de projections La qualiteacute et la reacutesolution des reconstructionschimiques ont ainsi eacuteteacute ameacutelioreacutees mais les volumes ont eacuteteacute reconstruits seacutepareacutement Lobjectif dece sujet est de deacutevelopper une meacutethodologie baseacutee sur lapprentissage profond permettant de tirerprofit de laspect multi-modal et multi-reacutesolution de la tomographie eacutelectronique Cette approchepermettrait 1) Un gain en temps dexeacutecution et rapport signalbruit 2) Une reconstructionsimultaneacutee des volumes issus de tous les signaux 3) Une ameacutelioration de la reacutesolution des volumeschimiques par la prise en compte de linformation morphologique

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0630Contact zinebsaghiceafr

SYSTEgraveMES DE COMMUNICATION Agrave FAIBLE CONSOMMATION DEacuteNERGIEPOUR LES REacuteSEAUX CELL-FREE MIMO MASSIFS (THEgraveSE)



Le Cell-free massive multiple-input multiple-output (CF-mMIMO) est une technologie cleacute de la future6e geacuteneacuteration de reacuteseaux sans fil (6G) Cela repreacutesente une infrastructure de reacuteseau alternative etconstitue une piste de recherche solide pour ameacuteliorer lefficaciteacute eacutenergeacutetique (EE) et lefficaciteacutespectrale (SE) des systegravemes sans fil de demain Dans un systegraveme CF-mMIMO les frontiegraveres descellules disparaissent et de nombreux points daccegraves se partagent les diffeacuterentes antennes de lastation de base Il en reacutesulte des modules radio plus petits et plus leacutegers avec seulement quelquesantennes par point daccegraves Plus important encore le CF-mMIMO reacutecolte tous les avantages duMIMO massif classiqueco-localiseacute et offre de nombreux avantages en plus par rapport auxsystegravemes sans fil traditionnels tel que dassurer un deacuteploiement rapide et flexible dinfrastructuresavec une consommation eacutenergeacutetique reacuteduite et dameacuteliorer la couverture du reacuteseau Cependantpour ecirctre inteacuteressant eacuteconomiquement le CF-mMIMO doit utiliser des composants agrave faible coucirct etfort rendement eacutenergeacutetique Une telle utilisation implique de fortes distorsions Radiofreacutequence (RF)ce qui limite la capaciteacute et les performances des systegravemes CF-mMIMO Ces distorsions doivent ecirctreprise en compte dans la speacutecification et la conception de la couche physique Le sujet de thegravese seconcentrera sur leacutetude des preacutecodeurs multi-utilisateurs ayant pour objectif dannuler linterfeacuterenceentre les utilisateurs Avec cette thegravese nous proposons dexplorer le potentiel offert par lesmeacutethodes doptimisation distribueacutee et des algorithmes apprentissage (Machine Learning) pourcompenser ces distorsions mateacuterielles et pouvoir consideacuterablement ameacuteliorer lefficaciteacuteeacutenergeacutetique des systegravemes CF-mMIMO 1 Etude dalgorithmes de preacutecodage assurant conjointementlannulation de linterfeacuterence inter-utilisateur et la reacuteduction de la fluctuation de lenveloppe dusignal (PAPR) En effet les signaux agrave enveloppe constante sont moins sensibles aux effets non-lineacuteaires des amplificateurs de puissance 2 Etude dalgorithmes de preacutecodage assurantconjointement lannulation de linterfeacuterence inter-utilisateur et la compensation de distorsion RF Lebut eacutetant de directement prendre en compte lineacutevitable distorsion induite par les chaicircnes RF (effetsnon-lineacuteaires et effets de quantification) 3 Etude de nouvelles architectures ML et de meacutethodesdapprentissage adapteacutees aux distorsions non-lineacuteaires et aux architectures distribueacutees Lemiddotacandiatmiddote devra deacutemontrer des compeacutetences diverses aussi bien dans le domaine du traitement dusignal aux communications numeacuteriques aux problegravemes doptimisation et aux meacutethodesdapprentissage

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0173Contact daviddemmerceafr

ALLOCATION DE RESSOURCES BASEacuteE SUR LA COMMUNICATION LECALCUL ET LA MISE EN CACHE POUR MEC DANS LES REacuteSEAUX MOBILES(THEgraveSE)



La prise en charge MEC agrave faible latence ultra-fiable et eacuteconome en eacutenergie est un pilierfondamental pour les reacuteseaux 5G et futurs 6G Neacuteanmoins lallocation conjointe optimale et fiabledes ressources de communication de calcul et de mise en cache (C3) dans le temps et dans lespacereste un sujet de recherche difficile et ouvert Les objectifs sont (1) Eacutetudier les moyens dameacuteliorerla fiabiliteacute la latence et la consommation deacutenergie lieacutees au deacutechargement informatique en preacutesencede la mobiliteacute des utilisateurs et de liaisons agrave ondes millimeacutetriques peu fiables en exploitant lestechniques dapprentissage de mise en cache et de formation de cluster dynamique pour (caching-capable) petites cellules (2) Distribuerallouer de maniegravere proactive les ressources C3 et concevoirdes politiques de mise en cache proactives innovantes qui eacutevitent le traitement redondantreacutepeacutetitivedes mecircmes tacircches (3) Efficaciteacute eacutenergeacutetique pour reacuteduire le trafic MEC sur la liaison montante etle reacuteseau feacutedeacuterateur pour les terminaux et le reacuteseau en appliquant des techniques adaptatives tellesque la transmission discontinue

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0229Contact emiliocalvanese-strinaticeafr

ETUDE DE LA BRIQUE CONTACT SUR P-GAN ET APPLICATION AUXSTRUCTURES APPARENTEacuteES (THEgraveSE)



A travers divers projets les eacutequipes du LETI travaillent activement depuis plusieurs anneacutees audeacuteveloppement de technologies agrave base de GaN notamment pour des applications de typeeacutelectronique de puissance Pour lrsquoensemble de ces technologies le deacuteveloppement drsquoune briqueldquocontactrdquo performante (preacuteparation de surface deacutepocirct meacutetallique recuit) assurant le controcircle desdispositifs via le circuit inteacutegreacute reste aujourdrsquohui un verrou technologique majeur De fait de parses caracteacuteristiques intrinsegraveques drsquoexception tant en termes de structure cristalline que deproprieacuteteacute physico-chimiques le GaN se comporte de maniegravere non conventionnelle et les meacutethodesdrsquointeacutegration traditionnelles doivent ecirctre adapteacutees Lrsquoobjectif du travail proposeacute sera drsquoeacutevaluer lapertinence drsquoappliquer diffeacuterents leviers technologiques heacuteriteacutes des filiegraveres silicium au GaN vialrsquoutilisation de techniques de caracteacuterisation approprieacutees permettant la compreacutehension desmeacutecanismes mis en jeu Par la suite des meacutethodes disruptives seront eacutetudieacutees Enfin lemiddota candidatmiddoteretenumiddote aura alors pour mission de syntheacutetiser lrsquoensemble des connaissances ainsi acquises afin deproposer des scheacutemas drsquointeacutegrations adapteacutes aux technologies qui seront alors testeacutes sur desprototypes fonctionnels

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0592Contact sophieguilleminceafr

MODEacuteLISATION DE PROCEacuteDEacuteS DE MICRO-FABRICATION 3D POURAPPLICATIONS OPTIQUES (THEgraveSE)



La reacutealisation de micro-structure 3D est neacutecessaire pour fabriquer des eacuteleacutements cleacutes des dispositifsmicroeacutelectroniques tels que les micro-lentilles pour les imageurs Ces lentilles peuvent ecirctrefabriqueacutees par fluage de reacutesine ou par lithographie par niveaux de gris dite grayscale Lalithographie grayscale preacutesente lavantage de pouvoir couvrir un grand nombre de formestopographiques diffeacuterentes en une seule eacutetape de fabrication La fideacuteliteacute des formes ainsi obtenuespar rapport agrave celles souhaiteacutees deacutepend de la preacutecision de la modeacutelisation et de la strateacutegiedoptimisation du masque lithographique La lithographie grayscale a eacuteteacute deacuteveloppeacutee et soutenueces 3 derniegraveres anneacutees au LETI via une thegravese CIFRE en collaboration avec STMicroelectronicsLobjectif est de poursuivre les travaux de fabrication dobjets 3D en orientant la meacutethode pour desapplications optiques (imageurs reacuteseaux de diffraction) mais eacutegalement pour la reacutealiteacute augmenteacuteeCe travail de thegravese sera concentreacute sur lexploration de diffeacuterentes meacutethodes de design et depreacuteparation de donneacutees pour la reacutealisation du masque En particulier et ce afin de maximiser lafideacuteliteacute de la lithographie la pixellisation non reacuteguliegravere sur le masque ou des meacutethodes de reacutesolutionde problegraveme inverse par reacuteseau de neurones seront investigueacutes La modeacutelisation du deacuteveloppementde la reacutesine lors de leacutetape de lithographie grayscale sera eacutegalement un point crucial et essentiel dela thegravese

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0595Contact

EFFET DE CATALYSE DANS LES MEacuteCANISMES DE COLLAGE DIRECT (THEgraveSE)



Le but de cette eacutetude est drsquoeacutetudier en deacutetails lrsquoimpact de lrsquoaddition intentionnel de moleacuteculesspeacutecifiques agrave lrsquointerface de collage comme des amino-alcool ou des bases fortes Leur mise en œuvreavec des interfaces de diffeacuterents mateacuteriaux permettra de preacuteciser lrsquoensemble des meacutecanismes decollage desdits mateacuteriaux Une combinaison avec lrsquoactivation plasma sera aussi au centre de cetteeacutetudes Plusieurs axes seront donc mises en œuvre Une partie de lrsquoeacutetude consistera agrave caracteacuteriserfinement la quantiteacute de moleacutecules agrave la surface suivant diffeacuterents modes de deacuteposition (vapeurcentrifugation) En parallegravele un autre axe de cette eacutetude sera de quantifier lrsquoimpact de cesmoleacutecules sur les meacutecanismes de collage de diffeacuterents mateacuteriaux (SiO2 Si3N4 AlN InP AsGa)Un dernier axe sera de faire varier la quantiteacute drsquoeau interfaciale avec des collages reacutealiseacutee sousdiffeacuterentes atmosphegraveres etou avec une activation plasma preacutealable Ce dernier axe permettra dechercher la quantiteacute optimal drsquoeau dans ces condition speacutecifique en espeacuterant la reacuteduire au minimumLe candidat sera formeacute agrave lrsquoensemble des outils technologiques permettant la reacutealisation de collagesdirects (nettoyages chimiques CMP collage recuits thermiques) et leur caracteacuterisation(spectroscopie infrarouge microscopie acoustique mesure drsquoeacutenergie de collage anhydre reacuteflectiviteacutedes rayons X spectroscopie de masse)

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0612Contact vincentlarreyceafr

ETUDE DES PROPRIEacuteTEacuteS MEacuteCANIQUES DE LrsquoHYDROGEgraveNE SOLIDE (THEgraveSE)



Le Deacutepartement des Systegravemes Basses Tempeacuteratures (DSBT) de lrsquoIRIG deacuteveloppe plusieurstheacutematiques autour de lrsquohydrogegravene solide et de ses isotopes Les applications de cette recherchevont de la production de cibles drsquohydrogegravene solide micromeacutetriques renouvelables pour la geacuteneacuterationde protons de forte eacutenergie par acceacuteleacuteration laser-plasma dans des dispositifs de laser hautepuissance (type VULCAN ELI-Beamlines ou APOLLON) agrave la formation et lrsquoinjection de glaccedilonsdrsquohydrogegravene de taille millimeacutetrique ou centimeacutetrique pour les besoins du plasma dans les tokamakspour la fusion thermonucleacuteaire (type ITER JT-60SA ou DEMO) Une probleacutematique transverse agrave cesapplications reacuteside dans la connaissance fine des proprieacuteteacutes meacutecaniques du solide que cela soit pourmieux comprendre la physique drsquoextrusion des cibles ou celle de la formation et de lrsquoacceacuteleacuteration desglaccedilons lors de leur injection Cette thegravese permettra drsquoacceacuteder agrave une meilleure compreacutehension desmodegraveles de croissance et des proprieacuteteacutes de lrsquohydrogegravene solide et autres solides cryogeacuteniques souschargement meacutecanique Le travail se basera sur lrsquoeacutetude in-situ des proprieacuteteacutes de glaccedilonscryogeacuteniques en utilisant la tomographie X et neutronique gracircce agrave lrsquoutilisation drsquoun cryostatdeacuteveloppeacute speacutecialement Cette technologie permettra de bull mesurer le front de croissance descristaux et leur porositeacute (un paramegravetre important des modegraveles de fracturation) en fonction desparamegravetres de solidification (tempeacuterature pression temps) et de les comparer aux modegravelesactuellement deacuteveloppeacutes au DSBT bull deacutetecter et quantifier la stratification eacuteventuelle des glaccedilonsreacutealiseacutes lors de lrsquoutilisation de meacutelanges binaires de gaz agrave condenser (un paramegravetre inconnu desphysiciens du plasma et indispensable pour modeacuteliser lrsquoinjection de matiegravere dans les plasmas) bullmesurer la reacuteponse du solide en fonction des paramegravetres de solidification (tempeacuterature pressiontemps) et en fonction de diffeacuterentes sollicitations meacutecaniques (traction compression cisaillement)et de la comparer aux modegraveles drsquoendommagement existants

Laboratoire DSBT IRIGCode CEA SL-DRF-22-0619Contact fabiensourisceafr

MEacuteTHODES DrsquoAPPRENTISSAGE ET DE CLASSIFICATION BASEacuteES TACTILEPOUR LA PLANIFICATION ET LA VEacuteRIFICATION DE TAcircCHES ndash APPLICATIONSEN MANIPULATION ROBOTIQUE PLURIDIGITALE ET BIMANUELLE (THEgraveSE)



La manipulation robotique drsquoobjets requiert en premier lieu une planification de prise de ces objetsqui est fonction de paramegravetres caracteacuteristiques du preacutehenseur et de la tacircche agrave effectuer (tels que leszones drsquoaccessibiliteacute ou le niveau et la direction des efforts pouvant ecirctre impliqueacutes dans les tacircchesdrsquoassemblage drsquoinsertion de manipulation dextre etc) En outre lors de lrsquoexeacutecution de la tacircche ilest neacutecessaire de pouvoir srsquoassurer du deacuteroulement nominal de la tacircche planifieacutee en deacutetectantlrsquooccurrence de certains eacutevegravenements critiques et neacutecessaires agrave sa reacutealisation (tels que lrsquointeractiondrsquoobjets entre eux la perte de stabiliteacute de lrsquoobjet etc) puis en validant la reacutealisation effective de latacircche planifieacutee (via la classification de donneacutees permettant de caracteacuteriser le succegraves ou non detacircches telles que lrsquoinsertion ou lrsquoassemblage) Ces eacutetapes de deacutetection et veacuterification crucialeslorsqursquoil srsquoagit de robotiser certaines tacircches critiques exigeant un haut niveau de traccedilabiliteacute peuventsrsquoappuyer notamment sur lrsquoanalyse et la surveillance de donneacutees ou signaux propres au systegravemeconsideacutereacute de manipulation Le travail demandeacute exploitera un systegraveme expeacuterimentale constitueacute drsquounestation bimanuelle eacutequipeacutee notamment de deux preacutehenseurs pluridigitaux eacutequipeacutes de capteurstactiles multimodaux deacuteveloppeacutes par le CEA Ce travail de thegravese se deacutecompose essentiellement endeux parties La premiegravere partie consiste en lrsquoutilisation de meacutethodes drsquoapprentissage qui soientcapables de tenir compte des capaciteacutes des manipulateurs pluridigitaux et des impeacuteratifs de latacircche pour planifier la prise drsquoobjets La seconde partie de la thegravese vise agrave exploiter certainesmeacutethodes baseacutee sur la classification de signaux tactiles et proprioceptifs du systegraveme pour validerlrsquoaccomplissement de la tacircche

Laboratoire DSYS LetiCode CEA SL-DRT-22-0295Contact saifeddinealouiceafr

RECHERCHE DE BIOMARQUEURS ISSUS DE LrsquoACTIVITEacute EacuteLECTRIQUECEacuteREacuteBRALE PERMETTANT LE DIAGNOSTIC ET LE SUIVI DE LA TRANSEHYPNOTIQUE (THEgraveSE)



Lrsquohypnose est une technique non pharmacologique drsquoutilisation grandissante dans le domaine de lasanteacute pour des applications theacuterapeutiques et anestheacutesiques Le suivi en temps reacuteel et lacaracteacuterisation fine de lrsquoeacutetat hypnotique devraient permettre une utilisation plus rationnelle enroutine clinique au beacuteneacutefice du patient notamment par la reacuteduction des doses et des effetsindeacutesirables des agents pharmacologiques Lrsquoobjectif de cette thegravese est de deacutecouvrir de nouveauxbiomarqueurs de lrsquoeacutetat hypnotique mesurables en routine clinique par un dispositifdrsquoeacutelectroenceacutephalographie (EEG) Pour reacutealiser ce projet des candidats biomarqueurs serontidentifieacutes agrave partir de donneacutees preacuteceacutedemment acquises de magneacutetoenceacutephalographie (MEG) et EEGsur des volontaires par notre eacutequipe Ces candidats biomarqueurs seront ensuite eacutetudieacutes et veacuterifieacutesgracircce agrave un nouveau protocole clinique combinant des analyses MEG et EEG en temps-reacuteel La thegravesesera reacutealiseacutee au sein de lrsquoeacutequipe mixte CHU GrenobleCEA de Clinatec qui apporte lrsquoenvironnementde recherche fondamentale et clinique ainsi que lrsquoexpertise technologique adapteacutes pour explorer laneurophysiologie de lrsquoeacutetat hypnotique

Laboratoire Clinatec (LETI) LetiCode CEA SL-DRT-22-0706Contact vincentauboirouxceafr

ARCHITECTURE DE COMPOSANTS DE PUISSANCE VERTICAUX EN GANEacutePITAXIEacute SUR SUBSTRATS EacuteTRANGERS (THEgraveSE)



Les composants de puissance agrave base de nitrure de gallium (GaN) connaissent actuellement unsuccegraves croissant de part leurs proprieacuteteacutes eacutelectriques qui permettent daugmenter lefficaciteacuteeacutenergeacutetique et de reacuteduire la taille des convertisseurs de puissance Les composants verticaux enGaN permettent de diminuer leur taille sur plaque par rapport aux composants horizontaux (typeHEMT) mais typiquement sur substrat GaN tregraves chers La croissance sur silicium pourrait diminuerle coucirct mais neacutecessite de revoir lrsquoarchitecture des composants La thegravese deacutemarrera sur lessimulations en TCAD des composants GaN verticaux pour optimiser lrsquoarchitecture sur substratsilicium en prenant en compte la speacutecificiteacute des couches fabriqueacutees dont notamment les couchestamponnes qui sont isolantes Le travail adressera la speacutecification des composants le dessin desmasques et la deacutefinition des eacutetapes technologiques Ensuite sera meneacute leur suivi de fabrication ensalle blanche Des mesures eacutelectriques seront reacutealiseacutees en fin de process et compareacutees auxsimulations de faccedilon iteacuterative Les eacutetudes meneacutees permettront de reacutealiser des publicationsscientifiques et les innovations proposeacutees pourront faire lobjet du deacutepocirct de brevets

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0589Contact matthewcharlesceafr

MATEacuteRIAUX FERROELECTRIQUES PAR ALD POUR MEacuteMOIRES NONVOLATILES EMBARQUEacuteES (THEgraveSE)



Le CEA-LETI se positionne comme leader des meacutemoires FeRAM ultrabasses consommationscompatibles BEOL pour les applications IoT et IA Avec une consommation eacutelectrique lt 100 fJbiteacutecrit ou lu (typiquement 1000x moins quune meacutemoire Flash) ce type de meacutemoires non volatiles estaujourdhui la moins eacutenergivore offrant un potentiel tregraves important pour adresser la frugaliteacutenumeacuterique Par ailleurs la rapiditeacute des meacutemoires FeRAM permet deacutecrire ou lire agrave leacutechelle de 10nanoseconde ce qui les rend eacutegalement tregraves compeacutetitives pour les applications neacutecessitant de larapiditeacute (calcul proche meacutemoire) La maitrise des couches ferroeacutelectriques ultraminces et conformesagrave base drsquoHfO2 avec plusieurs dopants (Si Zr Al permettant de stabiliser la phase orthorhombiqueferroeacutelectrique) est fondamentale pour lrsquooptimisation des performances rechercheacutees Lrsquoobjectif deces travaux de thegravese est de deacutevelopper des couches ferroeacutelectriques ultraminces par ALD (AtomicLayer Deposition) pour les capaciteacutes MFM (Metal Ferroelectric Metal) des meacutemoires non volatilesinteacutegreacutees au nœud 22nm Ce sujet se propose de couvrir agrave la fois les deacuteveloppements et la mise enœuvre des mateacuteriaux innovants ferroeacutelectriques par ALD lrsquointeacutegration et la reacutealisation decomposants FeRAM ainsi que les protocoles de testfiabiliteacute Lrsquoune des taches sera drsquoeacutevaluer lrsquoimpactdes paramegravetres drsquoeacutelaboration de lrsquoempilement MFM (proceacutedeacute ALD nature des eacutelectrodes post-recuits) sur les phases cristallines agrave lrsquoorigine de la ferroeacutelectriciteacute des couches ultraminces (lt10nm)agrave base drsquoHfO2 Cela neacutecessitera la mise en place drsquoune meacutethodologie de caracteacuterisationmorphologiqueeacutelectriques des couches et des empilements MFM construits Lrsquoautre axe de cetravail sera lrsquointeacutegration et la validation des capaciteacutes MFM compatibles BEOL (tempeacuterature postrecuit lt450degC) sur veacutehicules de test 16kbit FeRAM en 200mm et 300mm (fonctionnaliteacute eacutelectriquelt15V endurance gt10e14 cycles et taux drsquoerreur lt1ppm)

Laboratoire DPFT LetiCode CEA SL-DRT-22-0591Contact messaoudbedjaouiceafr

CIRCUITS INTEacuteGREacuteS PHOTONIQUES Agrave BASE DE PEIGNES DE FREacuteQUENCE(THEgraveSE)



La geacuteneacuteration de peignes de freacutequence a eacuteteacute largement eacutetudieacutee dans les derniegraveres deacutecennies avecpour applications principales la meacutetrologie tempsfreacutequence et la spectromeacutetrie Cependant lespossibiliteacutes de geacuteneacuterer ces peignes de freacutequence sur puce avec une faible eacutenergie ouvre denouveaux champs dapplications comme les communications optiques le LIDAR la deacutetection laphotonique quantique Le nitrure de Silicium (SiN) offre une plateforme exceptionnelle pour lageacuteneacuteration de peignes de freacutequence agrave base de micro-reacutesonnateur gracircce agrave ses proprieacuteteacutes non-lineacuteaires et ses tregraves faibles pertes de propagation Pour les communications optiques de tels peignesde freacutequence permettent la transmission de donneacutees sur plusieurs canaux en longueur donde(WDM) pouvant atteindre des deacutebits agreacutegeacutes de plusieurs dizaines de Tbs avec un encombrementreacuteduit Neacuteanmoins linteacutegration monolithique de composants actifs sur cette plateforme SiN pourle pompage optique la modulation ainsi que la photodeacutetection reste difficile et de nouveauxdeacuteveloppements sont neacutecessaires Lobjectif principal de cette thegravese consistera agrave deacutevelopper denouveaux circuits utilisant les peignes de freacutequence geacuteneacutereacutes dans des micro-reacutesonateur en utilisantla plateforme SiN tregraves faibles pertes du CEA-Leti Leacutetudiant sera en charge du design deloptimisation de la geacuteneacuteration de peignes de freacutequence (reacutesonateur SiN) ainsi que de linteacutegrationde fonction de multiplexage en longueur donde Il sera aussi impliqueacute dans la fabrication des puceset le deacuteveloppement de nouvelles approches technologiques pour inteacutegrer sur puces les fonctionsactives de modulation etou de deacutetection Enfin le candidat sera chargeacute de la mise en place du bancde mesure et de la caracteacuterisation des circuits deacuteveloppeacutes

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0676Contact leopoldvirotceafr

NOUVEAUX MOYENS DE COUPLAGE LASERCIRCUITS PHOTONIQUES POURAPPLICATIONS CAPTEURS ET LIDARS (THEgraveSE)



Le deacuteveloppement de la technologie photonique sur silicium a permis lrsquointeacutegration sur une mecircmepuce de nombreuses fonctions photoniques au plus proche des fonctions eacutelectroniques permettantla miniaturisation des composants dans les domaines de datacom teacuteleacutecom et capteurs optiqueCependant qursquoil srsquoagisse du cas de fonctions non encore inteacutegrables sur silicium ou drsquoun besoinarchitectural au niveau systegraveme la communication optique de puce agrave puce (dans le cas par exempledrsquoune liaison source laser vers un circuit photonique) reste un point cleacute agrave deacutevelopper Aujourdrsquohuiles solutions proposeacutees font appel agrave des technologies de type microoptiques qui ne permettent pasde reacutepondre aux besoins des applications eacutemergentes (LIDAR HPChellip) Lrsquoobjectif de cette thegravese estde deacutevelopper une ou plusieurs solutions de couplage optique associant laquo optique guideacutee raquo etpackaging optique (assemblage de puces ou composants optiques au niveau composant) en faisantappel au codesign des interfaces de couplage et des puces elles-mecircmes Pour cela des eacutetudes dedesign par simulation par eacuteleacutements fini et simulations de Monte Carlo seront reacutealiseacutees dans unpremier temps Les concepts proposeacutes seront alors deacuteveloppeacutes agrave partir de technologies issues de lamicroeacutelectronique associeacutees agrave des briques eacutemergentes dans le domaine de la photonique(nanoimprint fabrication additivehellip) pour ecirctre ensuite eacutevalueacutes afin de juger de leur pertinence

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0669Contact laurentmendizabalceafr

MICRO-COMPILATION POUR REacuteSEAUX DE NEURONES TERNAIRES SUR UNEARCHITECTURE DE CALCUL PROCHE MEacuteMOIRE (THEgraveSE)



LIntelligence Artificielle et le Computer Vision sont deacutesormais massivement deacuteployeacutes au plus prochecapteur de faccedilon agrave permettre drsquoeacutetendre les capaciteacutes des systegravemes drsquoimagerie embarqueacutes Lesreacutecentes avanceacutees en Deep Learning deacutemontrent que les reacuteseaux de neurones fortement quantifieacutes(dont les poids et les activations sont repreacutesentables sur peu de bits) tendent agrave eacutegaler leurshomologues non quantifieacutes en termes de performances en infeacuterence pour des tacircches allant de ladeacutetection ou reconnaissance drsquoobjet au deacutebruitage et agrave la compression videacuteo Or lrsquousage drsquounearithmeacutetique reacuteduite a lrsquoavantage de pouvoir exploiter au mieux les architectures de type In-MemoryComputing (IMC) Lrsquoadeacutequation algorithmearchitecture reacutealiseacutee agrave lrsquoaide drsquoune combinaison defonctions logiques massivement paralleacuteliseacutees avec des opeacuterateurs de calculs analogiques deacutedieacutespermet typiquement un gain eacutenergeacutetique de plusieurs ordres de grandeur par rapport agrave uneapproche conventionnelle En srsquoappuyant sur de reacutecents travaux meneacutes au CEA relatifs auxacceacuteleacuterateurs mateacuteriels pour effectuer de lrsquoinfeacuterence proche imageur tregraves basse conso ce projet dethegravese vise agrave mettre au point un modegravele de programmation innovant speacutecifique agrave ce typedrsquoarchitecture dont lrsquoobjectif est de permettre un haut niveau de reconfigurabiliteacute de la topologie dureacuteseau de neurones deacuteployeacute en fonction des besoins de faccedilon agrave permettre une plus grande plagedrsquoapplications en vision Pour profiter au maximum de la paralleacutelisation des opeacuterations de calculs enlimitant les coucircts drsquoaccegraves meacutemoire le compilateur agrave concevoir aura la tacircche drsquooptimiser au mieux leseacutequenccedilage et la reacutepartition des calculs Les eacutetapes principales de la thegravese seront les suivantes -Etude bibliographique et prise en main des concepts de reacuteseaux de neurones quantifieacutes dans lecontexte du traitement drsquoimage - Maitrise des outils drsquoanalyse permettant de geacuteneacutererautomatiquement des graphes de calculs - Identification des possibles organisations de donneacutees etdes routines de calculs adapteacutees agrave lrsquoIMC - Deacuteveloppement et programmation du compilateur deacutedieacuteet du simulateur hardware associeacute

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0643Contact williamguicqueroceafr

ETUDE DU COMPORTEMENT AUX IRRADIATIONS DE DEacuteTECTEURS INFRA-ROUGES FAIBLE GAP (THEgraveSE)



Utiliseacutes agrave bord de satellites en orbite les plans focaux IR HgCdTe haute performance sont soumis agraveun environnement radiatif qui peut ecirctre assez agressive notamment en termes de protons Cesprotons induisent des deacutefauts dans le semiconducteur perturbant le fonctionnement du deacutetecteur certains pixels peuvent voir leur courant noir et donc leur bruit augmenter mais plutocirctgeacuteneacuteralement on observe du bruit teacuteleacutegraphique (RTS) sur les pixels affecteacutes Ce travail de thegravesevise agrave caracteacuteriser et apporter des eacuteleacutements de compreacutehension sur la physique en jeu dans lacreacuteation de ces deacutefauts dans le cas de deacutetecteurs agrave tregraves petit gap (longueur drsquoonde de coupureautour de 10microm et plus) Lrsquoobjectif est au final lrsquooptimisation de deacutetecteurs IR pour les applicationsspatiales

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0719Contact oliviergravrandceafr

CIRCUITS NEUROMORPHIQUES ET IA LE TRANSISTOR IONIQUE EN TANTQUrsquo EacuteLEacuteMENT SYNAPTIQUE BIO-INSPIREacute ETUDE COMPREacuteHENSIVE SELONUNE APPROCHE MULTI-AXES CONCEPTION FABRICATIONCARACTEacuteRISATION ET MODEacuteLISATION PHYSIQUE (THEgraveSE)



Leacutemulation fonctionnelle des synapses biologiques agrave laide de dispositifs eacutelectroniques estconsideacutereacutee comme la premiegravere eacutetape vers lingeacutenierie neuromorphique et les reacuteseaux de neuronesartificiels (ANN) Les transistors ioniques sont des dispositifs agrave conductiviteacute mixte ionique-eacutelectronique capables dun couplage capacitif etou faradique porte-canal permettant une sortie nonvolatile et multi-niveaux Le couplage ionique offre des avantages significatifs pour la reacutealisation dedispositifsarchitectures neuromorphiques notamment un fonctionnement agrave tregraves basseconsommation drsquoeacutenergie (fJopeacuteration synaptique soit une agrave deux deacutecades plus faible par rapportaux solutions existantes) Lrsquoobjectif est lrsquoeacutevaluation du comportement synaptique de transistorsioniques Pour ce faire des composants embarquant une seacutelection de mateacuteriaux (dichalcogeacutenures etoxydes de meacutetaux de transition conducteurs ioniques solides) et drsquoarchitectures seront mis enœuvre Le comportement synaptique sera eacutevalueacute en termes de lineacuteariteacute symeacutetrie endurancereacutetention et consommation drsquoeacutenergie Une phase de modeacutelisation permettra drsquoinvestiguer lescorreacutelations entre meacutecanismes physico-chimiques (conduction ionique intercalation accumulationde charges aux interfaces) et performances eacutelectriques et permettra de proposer des composantsoptimiseacutes et des modes drsquointeacutegration associeacutes Des simulations seront reacutealiseacutees avec des algorithmesde calcul neuromorphique et utilisant les donneacutees expeacuterimentales des composants reacutealiseacutes pourcomparer aux solutions de lrsquoeacutetat de lrsquoart

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0728Contact samioukassiceafr

MEacuteTHODES NUMEacuteRIQUES POUR LA RECHERCHE DE NOUVEAUXBIOMARQUEURS EEG-FNIRS DES TROUBLES BIPOLAIRES (THEgraveSE)



Le trouble bipolaire est une pathologie psychiatrique chronique de lrsquoadulte touchant entre 05 et 1de la population avec de nombreux besoins meacutedicaux non satisfaits en termes de traitements Undes enjeux essentiels est le diagnostic plus preacutecoce pour une meilleure prise en charge de lapathologie Dans ce contexte Le laboratoire des systegravemes pour la personne (LS2P) du CEA-LETIpropose de relever le deacutefi crucial de la surveillance du patient en conditions ambulatoires ou agravedomicile Il srsquoagit dans le cadre de la thegravese drsquoadresser pour la premiegravere fois les troubles bipolairespar lrsquoidentification de nouveaux Bio-Marqueurs physiologiques et numeacuteriques gracircce agrave lrsquoutilisation delrsquoeacutelectroenceacutephalographie (EEG) et la spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge (fNIRS) ndash deuxmodaliteacutes potentiellement inteacutegrables dans un dispositif meacutedical (DM) deacutedieacute et porteacute par lapersonne Ces deux modaliteacutes permettent drsquoadresser des informations compleacutementairesrespectivement lactiviteacute eacutelectrique et la reacuteponse heacutemodynamique corticale La base de donneacuteespatients est acquise gracircce agrave des systegravemes commerciaux synchroniseacutes EEG et fNIRS dans le cadredrsquoune collaboration avec deux centres cliniques de reacutefeacuterence internationale le CHU de Grenoble etNeuroSpin agrave Saclay Les meacutethodes numeacuteriques deacuteveloppeacutees dans le cadre de la thegravese vontpermettre de franchir un gap meacutethodologique dans lrsquoanalyse multiparameacutetrique temps reacuteel desdonneacutees ndash adressant tout agrave la fois le preacute-traitement des donneacutees lrsquoextraction de caracteacuteristiquesspatio-temporelles etou freacutequentielles la fusion de donneacutees multimodales le recalage de donneacuteesintra-patient ou inter-patients et la classification A lrsquoissue de ce travail le doctorant doit ecirctre enmesure de deacutefinir de nouveaux Bio-Marqueurs EEG-fNIRS la localisation de zones cibleacutees et laconnectiviteacute entre ces reacutegions les speacutecifications drsquoun systegraveme porteacute deacutedieacute pour le suivi de troublesbipolaires et la meacutethode drsquoanalyse associeacutee Le deacuteveloppement du DM fera partie drsquoun projetspeacutecifique apregraves la thegravese Le doctorant a une formation en Traitement du Signal et en IngeacutenierieBiomeacutedicale

Laboratoire DTBS LetiCode CEA SL-DRT-22-0594Contact anneplanat-chretienceafr

ETUDE DES MEacuteCANISMES PHYSIQUES LIEacuteS AUX FLANCS LIMITANT LESPERFORMANCES DES Μ-LEDS GAN (THEgraveSE)



Au sein du Deacutepartement Optique et Photonique du CEA-LETI le Laboratoire des ComposantsEmissifs conccediloit et reacutealise des micro-eacutecrans agrave base de micro-LEDs GaN Une des probleacutematiquesmajeures des micro-LEDs agrave base de GaNInGaN est la baisse drsquoefficaciteacute lieacutee agrave la reacuteduction de leursdimensions Dans la litteacuterature cette deacutegradation des performances est geacuteneacuteralement attribueacutee auxrecombinaisons non radiatives SRH (Shockley-Read-Hall) sur les flancs du pixel dues agrave des deacutefautsgeacuteneacutereacutes sur les flancs lors de la gravure Nous avons observeacute dans le laboratoire que lrsquoeffet dechamp sur les bords du pixel pouvait eacutegalement avoir un impact majeur sur les performances de lamicro-LED Trois pheacutenomegravenes pourraient alors intervenir Les piegraveges sur les flancs du pixel peuventconduire agrave des recombinaisons non radiatives etou selon leur niveau drsquoionisation agrave la preacutesence decharges et donc agrave un effet de champ Il peut eacutegalement srsquoagir de charges fixes ou mobiles preacutesentessur les flancs du pixel ou dans le dieacutelectrique de passivation Une correacutelation entre lrsquoinjection desporteurs (contacts ohmiquesSchottky) dans la LED et lrsquoimpact des deacutefautscharges des flancs sur lesperformances a eacutegalement eacuteteacute observeacutee La thegravese proposeacutee ici aura ainsi pour objectif drsquoeacutetudier autravers de simulations TCAD coupleacutees agrave des caracteacuterisations eacutelectro-optiques (eacutelectroluminescenceen tempeacuteraturefreacutequence C-V-C-f) sur diffeacuterents motifs de test (LEDs de diffeacuterentes dimensionscapaciteacutes TLMhellip) lrsquoimpact de ces diffeacuterents pheacutenomegravenes sur les caracteacuteristiques des micro-LEDs(courant puissance optique efficaciteacute spectre) et de deacuteterminer le pheacutenomegravene dominant dans labaisse de leur lrsquoefficaciteacute

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0645Contact stephaniejacobceafr

CONCEPTION DrsquoUNE MATRICE DE SYNAPSES HYBRIDES Agrave BASE DEMEacuteMOIRES NON-VOLATILES INNOVANTES (THEgraveSE)



Lrsquoeacuteleacutement critique pour deacutevelopper le traitement de lrsquoinformation dans les meacutemoires appliqueacutees auxcircuits neuromorphiques est une meacutemoire non-volatile de haute densiteacute pour permettre le stockageet le traitement de lrsquointeacutegraliteacute des poids synaptiques Cependant agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart actuel unemeacutemoire non-volatile preacutesentant agrave la fois des qualiteacutes en termes drsquoendurance (pour lrsquoapprentissage)et de lecture quasi infinie (pour lrsquoinfeacuterence) nrsquoexiste pas et il semble peu probable qursquoelle existe unjour Pour deacutepasser ce verrou technologique utiliser une meacutemoire hybride baseacutee sur deuxtechnologies diffeacuterentes de meacutemoires non-volatiles pourrait ecirctre une solution Le plan de travailserait le suivant 1) Etude des diffeacuterentes technologies de meacutemoires non-volatiles en vue drsquoidentifiercelles qui permettraient une co-inteacutegration optimale (du point de vue process et coucirct) afin de serapprocher drsquoune meacutemoire ideacuteale pour les applications de traitement de lrsquoinformation dans lesmeacutemoires des circuits neuromorphiques 2) Tester les premiers points meacutemoires hybridesOxRAMFeRAM disponibles en vue de qualifier leur variabiliteacute 3) Deacutemontrer lrsquousage et lesavantages drsquoun point meacutemoire hybride OxRAMFeRAM avec un deacutemonstrateur de type ordinateurdans la boucle agrave base de reacuteseau de neurones Bayeacutesien 4) Concevoir un point meacutemoire et unematrice de synapses hybrides baseacutee sur lrsquoexpeacuterience des deacutemonstrateurs preacuteceacutedents et utilisant lestechnologies de meacutemoires non-volatiles les plus approprieacutees suite agrave lrsquoeacutetude preacuteliminaire

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0636Contact olivierbillointceafr

TRAITEMENT NUMEacuteRIQUE PAR GRAPHES NEURONAUX POUR LrsquoANALYSEDES INTERACTIONS CELLULAIRES (THEgraveSE)



La compreacutehension drsquoune culture cellulaire passe par lrsquoanalyse des cellules mais aussi et surtout parlrsquoeacutetude de leurs interactions Les cellules ne cessent drsquoagir les unes sur les autres Ce sont cesinteractions que nous proposons drsquoeacutetudier pour comprendre la population cellulaire dans saglobaliteacute A ce jour la microscopie digitale se concentre sur lrsquoanalyse des cellules telles des objetsisoleacutes et nrsquoappreacutehende que tregraves peu les interactions cellulaires Pour deacutepasser cet eacutetat de lrsquoart nousproposons de mener de nouvelles analyses au moyen des lsquoGraph Neural Networksrsquo coupleacutes agrave lamicroscopie digitale Ces graphes pourraient caracteacuteriser les cellules centrales qui ont un rocirclefortement structurant (homeacuteostasie) ou deacutestructurant (maladie) En particulier les cellules ayantdes interactions diffeacuterentes de la population cellulaire normale pourraient ecirctre identifieacutees commedeacuteviantes ou malignes Pour eacutetablir ces nouveaux lsquoCellular Graph Neural Networksrsquo nous nousappuierons sur la videacuteo-microscopie sans lentille deacuteveloppeacutee depuis dix ans dans notre laboratoirequi est agrave mecircme de fournir de grands jeux de donneacutees Lrsquoobjectif est drsquoobtenir des lsquoCellular GraphNeural Networksrsquo agrave mecircme de preacutedire la destineacutee des cellules au sein drsquoune population Dans le butensuite drsquoutiliser ces reacuteseaux pour la classification cellulaire comme outil de simulation de culturecellulaire pour intuiter de nouvelles lois en Biologie cellulaire etc Le candidat devra disposer drsquouneformation en Matheacutematiques appliqueacutees avec une speacutecialisation en deep learning

Laboratoire DTBS LetiCode CEA SL-DRT-22-0656Contact cedricallierceafr

CALCUL HYPER-DIMENSIONNEL POUR LA RECONNAISSANCE DE GESTES AgravePARTIR DE SIGNAUX BIOLOGIQUES (INTELLIGENCE ARTIFICIELLE) (THEgraveSE)



Ce travail de thegravese propose deacutetudier un nouveau paradigme de calcul appeleacute laquo calculhyperdimensionnel raquo Deacuteveloppeacute et utiliseacute pour les applications de lrsquointelligence artificielle cenouveau paradigme qui srsquoinspire des modegraveles dactiviteacute neuronale srsquoappuie sur lrsquoutilisation degrands vecteurs (~10000 bits chacun) Durant ces derniegraveres anneacutees cette approche srsquoestreacutecemment aveacutereacutee ecirctre tregraves efficace pour des applications de reconnaissance et de classification(associeacutees agrave diffeacuterentes fonctions cognitives comme la perception la meacutemoire le langage etc) Tregravesrobuste au bruit numeacuterique le calcul hyperdimensionnel est aujourdrsquohui envisageacute au sein mecircme dela meacutemoire (in-memory-computing) afin de reacuteduire notablement la consommation drsquoeacutenergie eneacutevitant ou limitant le transfert de donneacutees entre la meacutemoire et le CPU Ce que nous proposons dansle cadre de cette thegravese crsquoest une impleacutementation hardware de cet algorithme Lrsquoobjectif seradrsquoeacutevaluer son efficaciteacute pour la reconnaissance et la classification de signaux biologiques(eacutelectromyographies eacutelectroenceacutephalographies) afin de proposer une technologie ambitieuse pourlrsquoaide au diagnostic et agrave la prise de deacutecision

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0482Contact sylvainbarraudceafr

IMPACT DU DESIGN ET DE LA COMPOSITION DE PUITS QUANTIQUES INGANSUR LES PERFORMANCES DES MICRO-LEDS (THEgraveSE)



La croissance et la fabrication de LED InGaNGaN a atteint un excellent degreacute de maturiteacute gracircce agraveleur utilisation dans le domaine de lrsquoeacuteclairage Leur robustesse et leur grande efficaciteacute en font unesolution de choix pour reacutealiser des micro-eacutecrans de haute luminance et de haute reacutesolution pour ledomaine de la reacutealiteacute augmenteacutee Cependant la taille des microLEDs qui composent ces pixels demicro-eacutecrans est de quelques micromegravetres A ces dimensions les recombinaisons non-radiativesentre eacutelectrons et trous qui se produisent aux niveau des deacutefauts de surface deviennent dominanteset deacutegradent les performances On reacuteduit geacuteneacuteralement lrsquoimpact de ce problegraveme en passivant lesdeacutefauts Un autre paramegravetre qui joue un rocircle important sur les performances des microLEDs est ladiffusion lateacuterale des porteurs car elle controcircle la migration des eacutelectrons et des trous jusqursquoagrave lasurface deacutefectueuse Ces 10 derniegraveres anneacutees les chercheurs ont acquis une bonne compreacutehensionde la physique des puits quantiques InGaN dans les grandes LEDs et ont optimiseacute les structures enconseacutequences Le passage agrave des tailles micromeacutetriques impose de nouvelles contraintes Dans cettethegravese nous proposons drsquoeacutetudier lrsquoimpact du design et de la composition des puits quantiques InGaNsur les proprieacuteteacutes de diffusion des porteurs et leur impact sur les performances des microLEDs Dans cebut leacutetudiant(e) reacutealisera des puits quantiques et des structures LEDs par MOCVD et lescaracteacuterisera Une grande partie du travail concernera des caracteacuterisations spectroscopiques eteacutelectro-optiques des eacutechantillons que viendront compleacuteter des caracteacuterisations structurales

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0465Contact fabianrolceafr

SIGNATURES NUMEacuteRIQUES DU SYSTEgraveME CARDIOVASCULAIRE DE LrsquoAVANT-BRAS (THEgraveSE)



Le Laboratoire des Systegravemes Porteacutes par la Personne (LS2P) deacuteveloppe des dispositifs non invasifspour la mesure de paramegravetres physiologiques tels que le rythme cardiaque la saturation en oxygegraveneou la pression arteacuterielle Des contraintes fortes drsquointeacutegration sont appliqueacutees degraves la conception descapteurs Ceci permet de les inteacutegrer dans des bracelets patchs ou bandeaux pour les rendrecompatibles avec une utilisation dans la vie quotidienne La robustesse de la mesure est un facteurclef de la pertinence de ces dispositifs Elle est obtenue gracircce agrave la technologie des capteurs et auxperformances des algorithmes embarqueacutes de traitement de signal Elle neacutecessite par ailleurs de biencomprendre la physiologie de la personne face aux perturbations rencontreacutees dans la viequotidienne La conception de ces dispositifs srsquoappuie sur le deacuteveloppement et lrsquoutilisation demodegraveles numeacuteriques permettant de simuler le comportement du corps humain Le doctorant ayantune formation en bio-meacutecanique inteacutegrera le pocircle avatar numeacuterique du laboratoire pour eacutetudier unmodegravele 3D deacuteformable de lrsquoavant-bras et de son systegraveme vasculaire Des signatures numeacuteriquesseront ensuite deacutefinies pour eacutevaluer lrsquoinfluence de la position et des mouvements de la personne surla dynamique du systegraveme vasculaire Les reacutesultats obtenus seront valideacutes par lrsquoanalyse de donneacuteesexpeacuterimentales

Laboratoire DTBS LetiCode CEA SL-DRT-22-0353Contact mathieuperriollatceafr

AJUSTEMENT EacuteLECTRIQUE DE LA DYNAMIQUE DE CAPTEURS MEMS(THEgraveSE)



Les microsystegraveme eacutelectromeacutecaniques (MEMS) apportent des gains importants (consommationencombrement preacutecision) pour remplacer les capteurs de taille macroscopique dans de nombreusesapplications (acceacuteleacuteromegravetre capteur de gaz reacutefeacuterence de temps spectroscopie radar ultrasonorehellip)et ouvrent de nouvelles perspectives par leurs petites tailles leurs sensibiliteacutes accrues ou leursfaciliteacutes de mise en matrice Cependant les MEMS souffrent de variations importantes de leursproprieacuteteacutes en fonction de la tempeacuterature preacutesentent des toleacuterances non neacutegligeables agrave la fabricationet deacuterivent lors de leurs vieillissements ce qui rend difficile la preacutevision de leurs comportementsfreacutequentiels Lrsquoajustement dynamique de ces caracteacuteristiques est donc neacutecessaire pour proposer dessolutions industrialisables robustes Dans cette thegravese nous eacutetudions lrsquoutilisation de lrsquoajustementeacutelectrique pour modifier la dynamique de dispositifs eacutelectromeacutecaniques macroscopiques en utilisantle couplage eacutelectromeacutecanique pieacutezoeacutelectrique dit inverse Des travaux preacuteliminaires de cesstrateacutegies appliqueacutees agrave des capteurs MEMS de type PMUT ont montreacute drsquoexcellentes possibiliteacutes demodification de la freacutequence et de lrsquoeffet de levier ougrave le capteur est sensible Le doctorant aura lacharge dexplorer diffeacuterentes techniques dajustement den faire la deacutemonstration expeacuterimentale viala conception et le test dinterfaces eacutelectriques

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0279Contact gaelpillonnetceafr

CARACTEacuteRISATION Agrave BASSE TEMPEacuteRATURE DE MEacuteMOIRES EacuteMERGENTESPOUR CO-OPTIMISATION CMOS ETOU POUR DES APPLICATIONS DECALCUL DANS LES MEacuteMOIRES (THEgraveSE)



Reacutecemment il a eacuteteacute prouveacute dans la litteacuterature scientifique que lrsquoutilisation des technologies CMOS agravetempeacuterature cryogeacuteniques augmente leur vitesse opeacuterationnelle Leur utilisation dans lrsquoaeacuterospatialemais aussi dans les secteurs des serveurs agrave haute performance le quantum computing et les datacenters est envisageacutee En parallegravele plusieurs technologies de meacutemoires dites laquo eacutemergentes raquo sontapparues comme possible remplaccedilantes des meacutemoires Flash Elles possegravedent une meilleure rapiditeacutede programmationlecture une endurance supeacuterieure et une excellente compatibiliteacute avec le processde fabrication CMOS Cependant lrsquoaugmentation de tempeacuterature deacutegrade ces composants et leursperformances Dans ce contexte lrsquoeacutetude de ces meacutemoires eacutemergentes agrave tempeacuterature cryogeacuteniquedoit ecirctre adresseacutee pour analyser le gain de performances et de fiabiliteacutes dans ces conditionsdrsquoutilisation Diffeacuterentes futures applications pour le calcul pourraient ecirctre concerneacutees notammentlrsquoin-memory computing et lrsquointelligence artificielle qui proposent de deacutepasser la limite de VonNeumann en inteacutegrant simultaneacutement le calcul dans la meacutemoire Le sujet de cette thegravese est avant-gardiste la litteacuterature actuelle est peu deacuteveloppeacutee surtout drsquoun point de vue de fiabiliteacute statistiqueLe LETI est deacutejagrave bien positionneacute avec plusieurs composants meacutemoires embarquant diffeacuterentestechnologies eacutemergentes Lrsquoeacutetudiant devra comparer les performances des diffeacuterentes technologiesdisponibles et optimiser lrsquoinstrumentation du banc de mesure Il poursuivra avec une analysepousseacutee sur la fiabiliteacute de la technologie seacutelectionneacutee pour les basses tempeacuteratures Le sujet derecherche proposeacute allie compreacutehension physique theacuteorique des dispositifs mais a aussi pour but dedeacutevelopper une utilisation technologique des meacutemoires eacutemergentes agrave tempeacuteratures cryogeacuteniques

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0574Contact niccolocastellaniceafr

TRANSMETTEURS III-V SUR SILICIUM UTILISANT LA REPRISE DEacutePITAXIESEacuteLECTIVE VERS LES FORMATS DE MODULATION AVANCEacuteS (THEgraveSE)



Contexte Les communications optiques se sont largement deacuteployeacutes pour reacutepondre aux besoinscroissants en eacutechanges de donneacutees pour des usages grands publics et industriels Cescommunications utilisent les reacuteseaux de communication en fibres optiques qui relient les centres dedonneacutees ougrave les informations sont traiteacutees et stockeacutees tant que pour des usages personnels que pourlrsquoindustrie 40 Ces reacuteseaux de communication sont jalonneacutes de transducteurs eacutelectroniques ndashphotoniques qui agrave chaque nœud du reacuteseau convertissent les donneacutees traiteacutees eacutelectroniquement enen flux de donneacutee optique agrave haut deacutebit Sur chacun de ces nœuds agrave lrsquointeacuterieur agrave et lrsquoexteacuterieurs descentres de donneacutees ougrave dans les serveurs multiservices qui routent les liaisons FTTH et point agrave pointdes transmetteurs-reacutecepteurs optiques agrave hautes performances doivent ecirctre deacuteveloppeacutes Sujet Lebut de cette thegravese est de deacutevelopper une technologie avanceacutee pour deacutemontrer des performances au-delagrave de lrsquoeacutetat de lrsquoart sur des transmetteurs III-V sur Silicium En partant drsquoun proceacutedeacute defabrication cleacute la reprise drsquoeacutepitaxie seacutelective de III-V colleacute sur silicium reacutecemment deacutemontreacute par leCEA LETI et III-V Lab des composants innovants seront modeacuteliseacutes fabriqueacutes et testeacutes en vue dedeacutemontrer la co-inteacutegration de laser et modulateurs agrave haute efficaciteacute et haute vitesse Cescomposants seront optimiseacutes au niveau de leur empilement III-V agrave base drsquoInP ainsi qursquoau niveau ducouplage optique vers la couche de silicium sur isolant permettant de maximiser le deacutephasageminimiser les pertes et augmenter la bande passante pour les communications coheacuterentes au-delagravede 200Gbps par longueur drsquoonde Le doctorant sera baseacute au CEA-LETI (Grenoble) au sein duLaboratoire drsquoInteacutegration Photonique sur Silicium dans le cadre du programme de RampD existantavec III-V Lab (Palaiseau) qui co-encadrera ce travail de thegravese

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0671Contact karimhassanceafr

CARACTEacuteRISATION DE PARAMEgraveTRE EacuteTUDE DE VARIABILITEacute ET TESTS DEDISPOSITIFS QUANTIQUES Agrave TEMPERATURE CRYOGEacuteNIQUE (THEgraveSE)



Contexte Une faccedilon naturelle de reacutealiser des dispositifs quantiques agrave grande eacutechelle consiste agrave lesorganiser en tableaux avec un couplage entre voisins les plus proches Pour un processeurquantique agrave base de semi-conducteur lrsquoinformation quantique est encodeacutee dans le spin drsquoune chargeunique contenu dans un tableau de boites quantiques (BQs) [1] Durant les deux derniegraveresdeacutecennies des dispositifs avec un nombre croissant de BQs ont eacuteteacute eacutetudieacutes et il est deacutesormaispossible drsquoavoir un control coheacuterent des qubits de spin dans de tels tableaux Toutefois pourcontrocircler efficacement le qubit de spin il est absolument neacutecessaire drsquoavoir une connaissance tregravespreacutecise des BQs contenant les charges porteuses de spin [2] Il est donc crucial de deacutemontrer lapossibiliteacute de caracteacuteriser et calibrer complegravetement un grand nombre de BQs Lrsquoanneacutee passeacutee leCEA-Leti srsquoest doteacute drsquoun prober cryogeacutenique de wafer 300 mm qui va ouvrir la possibiliteacute dedeacutevelopper des techniques de caracteacuterisation efficaces et robustes de dispositifs de BQs Objectifsand moyens Le nombre de paramegravetres agrave caracteacuteriser pour le control de BQs croit tregraves vite avec lenombre de BQs Lrsquoexploration dense de tous les paramegravetres de control drsquoun tableau de BQs estimpossible agrave grande eacutechelle et nrsquoest pas utile pour extraire les donneacutees pertinentes pour le controldes BQs Lela candidat(e) va deacutevelopper des algorithmes de caracteacuterisation de BQs en mettant enœuvre des proceacutedures de maillage adaptatifs et de reconnaissance drsquoimage afin de reacuteduire lrsquoespacedrsquoexploration des paramegravetres de control A la suite de cela lrsquoeacutetudiant(e) va mettre en place desboucles de reacutetro action sur la mesure des boites quantiques pour optimiser lrsquoacquisition desdonneacutees permettant le traitement statistique (variabiliteacute) des dispositifs quantiques Ilelledeacuteveloppera des protocoles de caracteacuterisation des dispositifs agrave partir des protocoles existant Enparallegravele il sera neacutecessaire drsquoeacutetablir les modegraveles statistiques de BQs qui pourront ecirctre parameacutetreacutesgracircce agrave lrsquoacquisition agrave grande eacutechelle de donneacutees sur diffeacuterent types de dispositifs quantiques Cetteconnaissance permettra drsquoagir sur les protocoles de caracteacuterisation eux-mecircmes afin de les rendreplus efficaces et permettra drsquoenrichir notre compreacutehension des tableaux de BQs actuelle [1] VinetM et al Towards scalable silicon quantum computing IEDM (2018) [2] Mortemousque P-A et alCoherent control of individual electron spins in a two-dimensional quantum dot array NatNanotechnol (2020) doi101038s41565-020-00816-w

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0232Contact pierre-andremortemousqueceafr

THEgraveSE- INTERCONNEXIONS 3D SUPRACONDUCTRICES POURAPPLICATIONS QUANTIQUES (THEgraveSE)



Le projet Quantum Silicon Grenoble incluant le CEA-LETI CEA-IRIG et lrsquoInstitut Neacuteel vise agravereacutealiser un ordinateur quantique agrave base de bits quantiques (qubits) en silicium Les conditions defonctionnement des qubits (tempeacuteratures cryogeacuteniques = 1K hautes freacutequences de lrsquoordre du GHzforte densiteacute de signaux) neacutecessitent le deacuteveloppement de plateformes multi-puces et de briquestechnologiques adapteacutees pour inteacutegrer lrsquoeacutelectronique de controcircle proche des qubits dans lescryostats Lrsquointeacutegration de supraconducteurs est prometteuse notamment gracircce agrave la reacutesistance nullede ces mateacuteriaux qui confegraverent de la flexibiliteacute au design et au dimensionnement desinterconnections et gracircce agrave leur faible conductiviteacute thermique permettant de proteacuteger les qubits delrsquoeacutechauffement geacuteneacutereacute par lrsquoeacutelectronique de controcircle embarqueacutee agrave proximiteacute La thegravese seconcentrera sur la fabrication et lrsquoeacutetude thermique drsquointerconnections supraconductrices Ceciinclura les caracteacuterisations structurales morphologiques et eacutelectriques de films supraconducteursinteacutegreacutes dans des structures quantiques la mise en place avec le CEAIRFU (Saclay) dun protocolede mesure de conductiviteacute thermique agrave basse tempeacuterature ainsi que la conception et leacutelaborationdeacutechantillons adapteacutes Lobjectif sera de transfeacuterer les connaissances acquises pour concevoir lesprochaines geacuteneacuterations de plateformes multi-puces heacutebergeant des qubits et leurs eacutelectroniques decontrocircle Lrsquoeacutetudiant sera baseacute sur le site du CEA Grenoble au sein du laboratoire drsquointeacutegration 3D Ilinteragira fortement avec le laboratoire drsquoimagerie spectrale du CEA-IRFU agrave Saclay pour lesmesures de conductions thermiques Lrsquoeacutetudiant reacutealisera des expeacuteriences sur les sites de Grenobleet de Saclay

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0233Contact jeancharbonnierceafr

INTERCONNECTIONS OPTIQUES ENTRE PUCES PAR LlsquoINTERMEacuteDIAIRE DEMICROLED (THEgraveSE)



Les LED InGaNGaN ont atteint un excellent degreacute de maturiteacute gracircce agrave leur utilisation dans ledomaine de lrsquoeacuteclairage Leur robustesse et leur grande efficaciteacute en font une solution privileacutegieacuteepour reacutealiser des micro-eacutecrans de haute luminance et de haute reacutesolution Le LETI a deacuteveloppeacute uneforte expertise dans la reacutealisation de composants eacutemissifs sur GaN pour adresser ce marcheacute desmicro-eacutecrans et intensifie ses efforts de recherche dans ce domaine via de nombreux projets en lienavec lrsquoindustrie Aujourdrsquohui de nouvelles applications se dessinent pour les microLED notamment pourla reacutealisation de communications visibles haut-deacutebit et tregraves faible consommation Lrsquoeacutetudeexpeacuterimentale de la reacuteponse en freacutequence des microLED est neacutecessaire pour une meilleurecompreacutehension physique des microLED GaN et ouvrir la voie agrave la reacutealisation de liens agrave haut deacutebit Lathegravese proposeacutee portera sur lrsquoeacutetude drsquoun lien de communication optique tregraves faible consommationpuce agrave puce par lrsquointermeacutediaire de microLED GaN et de fibre optique Les microLED GaN sont deacuteveloppeacuteesau DOPT pour des applications de micro-eacutecran dont les marcheacutes viseacutes sont avant tout la reacutealiteacuteaugmenteacutee (AR) et virtuelle (VR) Or des besoins existent pour des interconnexions optiques agrave courtedistance chip agrave chip ou intra chip Ces deacuteveloppements sont importants en photonique silicium parexemple pour le High Power Computing (HPC) Lrsquoavantage drsquoun lien fait agrave partir de microLED GaN seraitde pouvoir proposer des liaisons tregraves faible consommation dont le deacutebit agreacutegeacute peut ecirctre variableet potentiellement plus faible cout Aujourdrsquohui de nombreux travaux acadeacutemiques et industrielssont entrepris sur lrsquoutilisation de microLED a freacutequences eacuteleveacutees (lt05 agrave 5GHz) agrave la fois en eacutemissionmais aussi en reacuteception Le travail de thegravese portera sur lrsquoeacutetude expeacuterimentale de microLED enfreacutequence et leur modeacutelisation notamment par une bonne compreacutehension des tempscaracteacuteristiques de recombinaisons radiatives et non-radiative Il srsquoappuiera sur des technologiesdeacutejagrave reacutealiseacutees ou en court de fabrication telles que celles utilisant le GaN semipolaire ou portantsur lrsquoeacutetude de puits quantiques (In)Gan fins Les travaux de thegravese pourront se conclurent par lareacutealisation drsquoun deacutemonstrateur reacutealisant une fonction drsquoeacutemission reacuteception

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0434Contact patricklemaitreceafr

EXPEacuteRIENCE DE PHOTONIQUE QUANTIQUE SUR PUCE POURLINFORMATION QUANTIQUE (THEgraveSE)



Le domaine de lrsquoinformation quantique srsquoest tregraves fortement deacuteveloppeacute durant la derniegravere deacutecennieavec lrsquoeacutemergence des technologies quantiques permettant de stocker et manipuler les eacutetatsquantiques encodant lrsquoinformation Parmi les nombreuses strateacutegies exploreacutees (transmons ionspieacutegeacutes atomes neutres centres NVhellip) lrsquoutilisation de photon comme support de lrsquoinformationquantique offre de nombreux avantages dont un temps de coheacuterence eacuteleveacute et une possibiliteacutedrsquointeacutegration des composants manipulant ces photons sur puce silicium beacuteneacuteficiant de deacutecennies derecherche en optique inteacutegreacute Cette possibiliteacute drsquointeacutegration agrave lrsquoeacutechelle drsquoune unique pucephotonique de toutes les fonctionnaliteacutes neacutecessaires agrave la manipulation et la deacutetection des eacutetatsquantiques offre de vrais perspectives inteacuteressantes quant au passage agrave grande eacutechelle de cessystegravemes limiteacutes jusqursquoici agrave un faible nombre de bits drsquoinformation quantique Le projet dude lacandidatcandidate consistera agrave construire une expeacuterience de mesure drsquooptique quantique inteacutegreacuteavec pour but de creacuteer le support drsquoinformation quantique des systegravemes de photoniques quantiquesdes eacutetats intriqueacutes et de les deacutetecteurs en utilisant des compteurs de photons supraconducteurCette nouvelle expeacuterience beacuteneacuteficiera de la grande expeacuterience du CEA Leti en fabrication decomposant pour lrsquooptique inteacutegreacute qui seront adapteacutes aux speacutecifications des communications ou ducalcul quantique photonique Cette partie du projet repreacutesente un vrai deacutefi technique ou lelacandidatcandidate aura lrsquooccasion de travailler aussi bien sur les aspects optique et laser surlrsquointerfaccedilage de lrsquoexpeacuterience avec un controcircle sur ordinateur ainsi que des aspects eacutelectroniquesrapide (RF e FPGA) et analogique bas bruit Une fois lrsquoexpeacuterience construite lela candidatcandidatefera les premiegraveres expeacuteriences drsquoinformations quantiques sur puce consistant en la caracteacuterisationdes sources de photon unique et des eacutetats intriqueacutes produit par le circuit de manipulation sur lapuce Une fois ces briques eacuteleacutementaires deacuteveloppeacutees et caracteacuteriseacutees le projet pourra prendrediffeacuterentes orientations deacutependamment du profil retenu et des reacutesultats intermeacutediaires design de laprochaine geacuteneacuteration de circuit simulation drsquoalgorithme quantique (Quiskit Qutip Julia)

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0677Contact kevinrouxceafr

ACQUISITION CODEacuteE ET NOUVEAUX PARADIGMES DrsquoACQUISITION POURCAPTEUR DrsquoIMAGES CMOS EN IMAGERIE ACTIVE (THEgraveSE)



Un eacuteclairage actif combineacute agrave des capteurs drsquoimages offre la possibiliteacute drsquoextraire une grandequantiteacute de caracteacuteristiques de la scegravene observeacutee qui ne sont geacuteneacuteralement pas accessibles auxapproches standard drsquoacquisition drsquoimages Cette modaliteacute est deacutesormais largement reacutepandue dansla vision industrielle par ordinateur lrsquoeacutelectronique grand public et les applications drsquoimageriemeacutedicale Cependant des deacutefis majeurs doivent encore ecirctre reacutesolus pour augmenter lesperformances de ces appareils et de nombreuses questions de recherche associeacutees doivent ecirctreabordeacutees en ce qui concerne les choix de la strateacutegie de modulation et de mesure lrsquoarchitecture ducapteur ou les techniques de traitement du signal agrave employer pour lrsquoanalyse des donneacutees Lrsquoobjectifde cette thegravese est drsquoaborder conjointement ces questions en proposant drsquoabord un cadre desimulation visant agrave trouver les meilleurs compromis entre les approches de modulation de la lumiegravereet de reconstruction du signal rechercheacute Ensuite le deacuteveloppement du systegraveme qui srsquoadaptera lemieux aux speacutecifications deacuteriveacutees en fonction des caracteacuteristiques typiques de la scegravene(comportement de la lumiegravere balistique ou diffuse gamme de profondeur et reacutesolution niveaux delumiegravere ambiantehellip) sera abordeacute Cette thegravese sera structureacutee en deux parties principales Lapremiegravere partie tendra agrave deacutefinir un cadre drsquoexploration baseacute sur une combinaison de modeacutelisationphysique de mesures physiques et drsquoapproches drsquoapprentissage en profondeur Sur la base de cetoutil la deuxiegraveme partie sera consacreacutee au deacuteveloppement drsquoune architecture de capteur drsquoimageutilisant les speacutecifications deacuteriveacutees Le doctorant beacuteneacuteficiera au cours de sa thegravese de 3 ans delrsquoexpertise et de lrsquoexcellence scientifique du CEA Leti pour atteindre des objectifs agrave haut niveaudrsquoinnovation agrave travers des brevets et publications internationales Le candidat dynamique etautonome aura un master ou un diplocircme drsquoingeacutenieur speacutecialiseacute en geacutenie eacutelectrique et traitement dusignal Une bonne connaissance de la conception de circuits CAO et des outils de programmationsera importante (Cadence Matlab Python) et quelques notions de base en optique serontappreacutecieacutees

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0494Contact arnaudverdantceafr

SYSTEgraveME OPTOFLUIDIQUE POUR LE SUIVI DUN ORGANOIDE SUR PUCE(THEgraveSE)



Le contexte de la thegravese concerne la culture et le suivi drsquoorganoiumldes sur puce Ces nouveaux modegravelescellulaires 3D offrent lrsquoopportuniteacute drsquoeacutetudier in vitro les meacutecanismes fondamentaux agrave lrsquoœuvre dansles tissus et de deacutevelopper des theacuterapies innovantes Lrsquoobjectif est de deacutevelopper un nouveausystegraveme microfluidique inteacutegrant une lecture optique simple robuste et compact pour le suivi in situde lrsquoeacutevolution du seacutecreacutetome pendant la phase de culture en choisissant comme modegravele la culturedrsquoilots de Langherans Ces cellules formant le pancreacuteas sont au coeur de la recherche theacuterapeutiquecontre le diabegravete Pour atteindre notre objectif nous proposons de combiner deux approches au seindrsquoune puce microfluidique une puce de capteurs agrave cristaux photoniques compatibles avec unelecture optique sans lentille (LED + CMOS) et une technologie microfluidique inteacutegrant unemembrane eacutelastique actionneacutee pneumatiquement Les verrous principaux concernent la sensibiliteacutedes capteurs lrsquointeacutegration de la puce optique et le preacutelegravevement des aliquots sans perturbation delrsquoorganoiumlde La thegravese se deacuteroulera dans deux laboratoires compleacutementaires le CEA-LETI(microfluidique technologie) et lrsquoINL (capteurs photoniques) Srsquoagissant drsquoun sujetpluridisciplinaire nous recherchons un candidat avec des solides bases en physique et ou sciencesdes mateacuteriaux et qui pourra srsquoapproprier facilement les aspects biologiques et microfluidiques(formation ingeacutenieur ou master en instrumentation biomeacutedicale)

Laboratoire DTBS LetiCode CEA SL-DRT-22-0707Contact charlotteparentceafr

CARACTEacuteRISATION AVANCEacuteE DE RECOMBINAISON DE PORTEURS SURSTRUCTURE HEMT ALGANGAN COMPREHENSION DE LrsquoEacuteVOLUTION DESMATERIAUX DE LrsquoEacutePITAXIE Agrave LA GRAVURE (THEgraveSE)



La preacutesence dun gaz deacutelectrons bi-dimensionnel (2DEG) dans les heacuteteacuterostructures AlGaNGaNpermet de produire des transistors agrave haute mobiliteacute eacutelectronique (HEMTs) qui sont naturellementnormally-ON Cependant dans le domaine de leacutelectronique de puissance il est neacutecessaire dutiliserdes transistors agrave accumulation (normally-OFF) Cest pourquoi le CEA-LETI deacuteveloppe destransistors AlGaNGaN MOSchannel HEMTs ougrave lAlGaNGaN est graveacute sous la grille pour reacuteduire ousupprimer le 2DEG et ougrave le canal est controcircleacute par la structure MOS (meacutetal-oxyde-semiconducteur)Cette structure permet dobtenir des tensions de seuil positives et donc des composants normally-OFF Cependant la gravure de lAlGaNGaN peut induire des deacutefauts dans la structure cristalline(implantation dions de gravure endommagement de la maille cristalline lacunes) Il est donccritique de pouvoir identifier ces deacutefauts pour optimiser les proceacutedeacutes de fabrication et donc laperformance des transistors Le travail de thegravese sera baseacute sur (1) Caracteacuterisation des mateacuteriauxpar cathodo-luminescence et KPFM preacuteparation drsquoeacutechantillons reacutealisation et interpreacutetation desmesures en termes de recombinaisons radiatives et non radiatives eacutetude de diffeacuterents empilementsproduits par eacutepitaxie et de limpact des proceacutedeacutes de gravure (2) Correacutelation entre KPFM et CL pourune compreacutehension approfondie des pheacutenomegravenes eacutelectroniques autour de la grille du transistor (3)Correacutelation avec les performances eacutelectriques des transistors AlGaNGaN Les eacutequipements decathodoluminescence et KPFM sous illumination sont situeacutes sur la plateforme nano-caracteacuterisation(PFNC) du LETI Lrsquoacquisition drsquoun eacutequipement de CL reacutesolue en temps (TRCL) est eacutegalementenvisageacutee par la PFNC qui pourrait ecirctre utiliseacute pour la troisiegraveme anneacutee de thegravese

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0502Contact LukaszBorowikceafr

DEacuteVELOPPEMENT DUNE FILIEgraveRE TECHNOLOGIQUE HBT-INP SUR SILICIUMPOUR DES APPLICATIONS DE PA SUB-THZ DANS LES COMMUNICATIONSSANS FILS 6G (THEgraveSE)



Avec la monteacutee en capaciteacute des reacuteseaux de teacuteleacutecommunications sans fil largement tireacutee par lesusages et la mobiliteacute de nouveaux systegravemes de communications tels que la 6G devront ecirctredeacuteveloppeacutes La gamme de freacutequence laquo Terahertz ndash THz raquo qui est agrave la fois lrsquooptique des grandeslongueurs drsquoonde et lrsquoeacutelectronique des tregraves hautes freacutequences (agrave la limite des capaciteacutes intrinsegravequesdes transistors) peut ecirctre une bonne candidate pour ces applications Les systegravemes RF agrave tregraves hautefreacutequence (au-delagrave de 100 GHz) actuels reposent deacutejagrave en partie sur des composants et mateacuteriaux agravebase de semi-conducteurs autres que le Silicium qui permettent drsquoatteindre des performancessupeacuterieures agrave celui-ci Des transistors agrave base de GaN affichant une puissance de sortie eacuteleveacutee agrave desfreacutequences fmax allant au-delagrave de 400GHz ont eacuteteacute deacutemontreacutes Les technologies agrave base drsquoInP ne sontpas en reste offrant la possibiliteacute de produire du gain en courant agrave des puissances plus eacuteleveacutees quele Si et pour des freacutequences allant jusqursquoau THz (des records agrave 15 THz de fmax ont eacuteteacute deacutemontreacutesdans la litteacuterature) En interactions avec les ingeacutenieurs process et device du CEA-LETI le (ou la)candidat(e) participera au deacuteveloppement dune filiegravere technologique de transistors HBT agrave basedheacuteteacuterojonction InPInGaAs sur substrat Silicium Larchitecture process du transistor sera deacutefinipar le candidat en concertation avec lIEMN agrave Lille et participera activement agrave la caracteacuterisationeacutelectrique DC et RF au Leacuteti et agrave lIEMN En fonction des reacutesultats de caracteacuterisations et dessimulations meneacutees (TCAD) il ou elle proposera des optimisations de process et de layout pourameacuteliorer les performances des transistors jusquagrave des Fmax gt 500GHz voire supeacuterieures(FMAX=1THz)

Laboratoire DCOS LetiCode CEA SL-DRT-22-0718Contact herveboutryceafr

CONCEPTION ET REacuteALISATION DE LASERS MIR HYBRIDES IIIVSI ET DESFONCTIONS OPTIQUES EacuteLEacuteMENTAIRES ASSOCIEacuteES APPLICATION AUXCAPTEURS CHIMIQUES (THEgraveSE)



Le travail de thegravese est lieacute agrave la probleacutematique drsquointeacutegration de mateacuteriaux III-V agrave des circuits inteacutegreacutesphotoniques (CIP) agrave base de silicium pour la reacutealisation de lasers hybrides IIIVSi fonctionnant dansle moyen infrarouge (MIR) et ceci dans un contexte drsquointeacutegration ultime des capteurs chimiquespour les applications eacutemergentes autour du laquo bien-ecirctre et de lrsquoenvironnement raquo Lrsquoobjectif de cettethegravese est de reacutealiser une inteacutegration heacuteteacuterogegravene et fonctionnelle de lasers MIR hybrides sur desguides agrave base de silicium cette approche hybride de la source qui ouvre de nouveaux degreacutes deliberteacute de conception permettra de proposer des architectures innovantes (et diffeacuterenciantes) danscette gamme de longueurs drsquoonde Un deuxiegraveme aspect du travail de thegravese concerne la gestion desfaisceaux laser et plus preacuteciseacutement la deacutefinition des fonctions optiques eacuteleacutementaires des circuitsinteacutegreacutes telles que le routage et le couplage agrave une fibre optique La candidatele candidat participerade maniegravere active agrave la conception (modegraveles simulations numeacuteriques optiques optoeacutelectroniques etthermiques) et au dimensionnement de nouvelles architectures laser et des circuits photoniquesassocieacutes Ce travail sera compleacuteteacute par de la fabrication et des mesures expeacuterimentales IlElle seraaccueilli au sein du laboratoire des capteurs optiques du CEA-LETI et beacuteneacuteficiera drsquounenvironnement mateacuteriel et humain agrave la pointe du domaine

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0704Contact badhiseben-bakirceafr

INTERACTION GUIDES DrsquoONDEHOLOGRAMMES POUR LA MISE AU POINTDrsquoEacuteMETTEURS DIRECTIFS DANS LES DISPOSITIFS DE REacuteALITEacute AUGMENTEacuteE(THEgraveSE)



Le domaine de la Reacutealiteacute Augmenteacute (RA) suscite un inteacuterecirct constant depuis la fin des anneacutees 2010gracircce au potentiel drsquointeractions nouvelles qursquoil permettrait entre utilisateur et objet numeacuteriquemobile Les recherches dans ce domaine qursquoelles soient logicielles ou technologiques occupent denombreuses eacutequipes dans le monde acadeacutemique et industriel Parmi les verrous que tentent defranchir les chercheurs se trouve la mise au points de dispositifs optiques drsquoaffichage proche de lrsquoœilperformants Pour atteindre ce but plusieurs concepts et technologies optiques sont mis agrave lrsquoeacutepreuveparmi lesquels lrsquoholographie tient une place privileacutegieacutee Un hologramme permet en effet de reacutealiserdes fonctions optiques complexes tout en gardant une grande transparence Ce composant est alorsgeacuteneacuteralement associeacute agrave un guide drsquoonde planaire eacuteleacutement de transport de lrsquoimage entre lrsquoeacutecran etlrsquooeil Le CEA Leti a proposeacute reacutecemment un nouveau concept optique eacutegalement baseacute surlrsquoholographie dans lequel le transport de lrsquoimage se fait par des guides drsquoonde bidimensionnelsplutocirct que planaires Ce nouveau dispositif de RA est eacutetudieacute depuis plusieurs anneacutees par des thegravesesdeacutedieacutees agrave ses composantes technologiques La thegravese que nous proposons drsquoinitier deacutesormais fait lelien entre nos deacuteveloppements sur les guides drsquoonde en photonique inteacutegreacutee et nos deacuteveloppementsautour de lrsquoimpression de microhologrammes Elle comporte une double partie theacuteorique etexpeacuterimentale Pour la partie theacuteorique il conviendra drsquoutiliser les outils de simulation depropagation des ondes guideacutees pour simuler les effets drsquointerfeacuterences entre un mode guideacute et unfaisceau espace libre Cette figure theacuteorique permettra de construire par modegraveles numeacuteriques unhologramme dont lrsquoefficaciteacute sera eacutevalueacutee et optimiseacutee en fonction des caracteacuteristiques du mateacuteriaudrsquoenregistrement La partie expeacuterimentale traduira ces simulations par des mises en œuvrepratiques gracircce agrave lrsquoexpeacuterience du laboratoire dans lrsquoenregistrement drsquohologrammes sur des taillesmicromeacutetriques Un des objectifs de la thegravese sera drsquoeacutevaluer le potentiel du couplageguidehologramme pour la reacutealisation de nouveaux dispositifs de RA agrave base drsquoeacutemetteurs directifs

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0698Contact christophemartinezceafr

PLATEFORME EacuteLECTROANALYTIQUE MULTIPARAMEacuteTRIQUE INTEacuteGREacuteEPOUR LE MONITORING DrsquoORGANOIumlDES (THEgraveSE)



Les organoiumlde sur puce (OSP) suscitent depuis une deacutecennie de nombreux travaux scientifiques Eneffet lrsquointroduction dans des composants microfluidiques de structures tissulaires mimant par leurfonction et leur architecture le comportement drsquoorganes permet des eacutetudes approfondies de leurfonctionnement et ou de leur comportement lorsqursquoils sont soumis agrave des agressions des stressphysiques physicochimiques biologiques ou (bio)moleacuteculaires Par exemple ces dispositifspourraient permettre agrave terme drsquoeacutetudier lrsquoimpact drsquoun meacutedicament ou drsquoun biomateacuteriau sur laviabiliteacute des cellules constitutives de lrsquoorgane cible sans avoir ou en limitant le recours agrave desexpeacuterimentations animales Par ailleurs ces dispositifs ouvrent la voie agrave la mise en œuvre drsquounemeacutedecine personnaliseacutee utilisant les cellules propres du patient traiteacute Toutefois leur applicabiliteacutepreacutesente plusieurs limites lieacutees agrave la nature de leur observation temporelle baseacutee essentiellement surdes analyses microscopiques et des mesures (bio)chimiques seacutequentielles voir ponctuelles La pleineet entiegravere utilisation de ces dispositifs passe donc par lrsquoimpleacutementation de mesures en temps reacuteelpermettant de comprendre drsquoanalyser la reacuteponse des organoiumldes agrave une sollicitation via le monitoringde son fonctionnement cellulaire Pour cela il est donc important drsquointeacutegrer dans capteurs capablesde mesurer in situ ce fonctionnement via la deacutetection la quantification de meacutetabolites et ou deseacutecreacutetions biomoleacuteculaires utiliseacutes comme biomarqueurs des fonctions cellulaires Le but de cettethegravese est de deacutevelopper un OSP instrumenteacute par des capteurs eacutelectrochimiques afin de pouvoirsonder les fonctions physiologiques et meacutetaboliques ou encore lrsquointeacutegriteacute de lrsquoorganoiumlde en tempsreacuteel Ce travail transdisciplinaire implique donc le design de plateformes de capteurseacutelectrochimiques leur inteacutegration dans un reacuteseau microfluidique et lrsquoimpleacutementation de culturescellulaires 3D complexes

Laboratoire DTBS LetiCode CEA SL-DRT-22-0778Contact yohannthomasceafr

ETUDE DE LA STABILITEacute DES PIXELS DUN IMAGEUR INFRAROUGEREFROIDI (THEgraveSE)



Le Laboratoire Infrarouge du deacutepartement Optique et Photonique au CEA-LETI en partenariat avecLYNRED deacuteveloppe des imageurs infrarouges refroidis sur technologie HgCdTe avec drsquoexcellentesperformances Toutefois pour de nombreuses applications particuliegraverement exigeantes comme lesapplications spatiales il est essentiel de comprendre lrsquoorigine des deacutefauts reacutesiduels et de lescorriger La thegravese srsquoinscrit dans ce cadre avec pour but de mettre en eacutevidence le lien entre lacontrainte meacutecanique induite par deacuteformation et la deacutefectiviteacute des deacutetecteurs Pour cela ledoctorant utilisera un banc de caracteacuterisation permettant drsquoappliquer volontairement une contrainteagrave des deacutetecteurs en fonctionnement Lrsquoeacutetude des deacutefauts mis en eacutevidence avec des mesures eacutelectro-optiques notamment le bruit temporel en fonction de la contrainte devra permettre de comprendreles meacutecanismes physiques en jeu dans le semi-conducteur En fonction des technologies eacutetudieacutees ilpourra ecirctre possible drsquoidentifier les facteurs propices agrave la correction de ces deacutefauts

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0711Contact nicolasbaierceafr

DEacuteVELOPPEMENT DE SOURCES DE PHOTONS UNIQUES DEacuteTERMINISTESINTEacuteGREacuteES SUR SILICIUM POUR LINFORMATION QUANTIQUE (THEgraveSE)



Nous avons veacutecu au XXegraveme siegravecle une premiegravere revolution quantique avec linvention de composantsaujourdrsquohui tregraves reacutepandus comme les transitors et les lasers qui exploitent le pheacutenomegravene dequantification des niveaux drsquoeacutenergie Aujourdrsquohui une seconde revolution quantique est en routedans le domaine des communications du calcul et des capteurs gracircce agrave lrsquoexploitation des principesde superposition et drsquointrication quantique Les photons uniques constituent un support physiqueideacuteal pour former des bits drsquoinformation quantique pour des applications aux communicationsseacutecuriseacutees gracircce aux lois de la physique quantique ainsi que pour le calcul quantique qui devraitpermettre de reacutesoudre des problegravemes hors de porteacutee pour les supercalculateurs classiques Pour lefutur deacuteploiement agrave grande echelle de ces applications les technologies inteacutegreacutees sont un facteurcleacute En nous appuyant sur notre plateforme de photonique sur silicium nous deacuteveloppons au CEA-LETI des composants inteacutegreacutes pour la geacuteneacuteration la manipulation et la deacutetection de photons uniquespour reacutepondre aux specifications de ces applications quantiques Aujourdrsquohui les sources de photonsuniques sur silicium ne sont pas deacuteterministes crsquoest-agrave-dire que la probabiliteacute drsquoeacutemettreeffectivement un photon (et pas zeacutero) agrave chaque impulsion est de moins de 10 Cela a pourconsequence de fortement limiter lrsquoefficaciteacute de circuits photoniques inteacutegreacutes neacutecessitant demanipuler des photons geacuteneacutereacutes par plusieurs sources de photons uniques agrave des temps diffeacuterentsLrsquoobjectif de ce projet de thegravese est de deacutevelopper une meacutemoire temporaire inteacutegreacutee sur silicium avecune source de photons uniques afin de stocker les photons eacutemis et de les relacirccher agrave la demandeUne telle source de photons uniques deacuteterministes pourrait avoir un impact majeur dans le domainedes communications et du calcul quantiquesCe projet sera effectueacute en collaboration aveclrsquoUniversiteacute de Pavia en Italie

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0681Contact segoleneolivierceafr

DEacuteVELOPPEMENT DrsquoUN CAPTEUR PHOTOACOUSTIQUE IR POUR DESAPPLICATIONS LIQUIDES ET MICROFLUIDIQUES (THEgraveSE)



Le LCO (Laboratoire des Capteurs Optiques) deacuteveloppe agrave la fois des composants de photoniqueinteacutegreacutee sur silicium du visible au moyen-infrarouge (MIR) et des capteurs et systegravemes innovants Dela recherche technologique amont jusquaux transferts industriels ces capteurs trouvent desapplications dans les domaines de lenvironnement de la santeacute et du domaine seacutecuriteacutedeacutefense Fortdun savoir-faire sur les capteurs photo-acoustiques pour la caracteacuterisation de gaz dans le MIR leLCO souhaite explorer la possibiliteacute deacutetendre cette technologie pour la mesure des proprieacuteteacutesdeacutecoulements liquides pour des systegravemes macroscopiques etou pour des applicationsmicrofluidiques Le travail proposeacute comporte un volet theacuteorique avec leacutevaluation par la simulationde la faisabiliteacute et la pertinence de plusieurs modaliteacutes de mesure Puis un volet expeacuterimental avecla construction dun systegraveme et sa mise en œuvre Suivant la maturiteacute du travail il est envisageablequun modegravele de capteur soit construit dans les salles blanches du CEA Finalement il sera possiblede valoriser les reacutesultats sur des sujets appliqueacutes au monde industriel ou meacutedical par le biais decollaborations avec dautres laboratoires du CEA

Laboratoire DOPT LetiCode CEA SL-DRT-22-0682Contact kevinjourdeceafr

FLUIDES FONCTIONNELS POUR APPLICATIONS RADIOFREacuteQUENCESDISCREgraveTES (POST-DOC)


Offre ndegIMEPLAHC-DHREAMS-14-12-2021

E-Transparent ndash Programme de maturation Fluides fonctionnels pourapplications radiofreacutequences discregravetes

CDD RampD - Post-doctorat Deacutebut 01022022 Fin 31072023 Salaire 30-32 keuro brutanProgramme de maturation - SATT LINKSIUM Limite de candidature 07012022 Descriptiondu projet Le projet E-transparent porte sur le deacuteveloppement drsquoapplications radiofreacutequencestransparentes pour divers secteurs (bacirctiment intelligent automobile teacuteleacutecommunications etc) Latransparence des dispositifs deacuteveloppeacutes repose sur la formulation drsquoune encre conductricetransparente coupleacutee agrave des strateacutegies de design speacutecifiques Les mateacuteriaux mis en œuvre dans cetteencre conductrice transparente sont des nanofils drsquoargent des nanocelluloses et des additifsspeacutecifiques Issue des instituts de recherche LGP2 et IMEP-LAHC lrsquoinnovation est breveteacutee Ceprogramme de maturation vise agrave optimiser et caracteacuteriser les diffeacuterents systegravemes RF transparentsproduits pour permettre un positionnement sur le marcheacute ainsi que la mise en place drsquoune strateacutegiede transfert et de valorisation Les applications cibleacutees sont des dispositifs antennaire des systegravemesreacutecupeacuterateur drsquoeacutenergie (rectenna) et des surfaces seacutelectives en freacutequence (FSS ndash surfaceamplificatrice drsquoondes) Le deacuteveloppement de nouveaux modegraveles RF leur caracteacuterisation ainsi quelrsquoeacutetude de leur stabiliteacute et de leur vieillissement seront au cœur du programme de maturationQuatre axes de travail distincts ont eacuteteacute identifieacutes pour atteindre les objectifs

Pour plus drsquoinformations LGP2 httpslgp2grenoble-inpfrfrlaboratoire IMEP-LaHC httpsimep-lahcgrenoble-inpfr Linksium httpswwwlinksiumfr Profil du candidat

Doctorat (Preacutefeacuterentiellement)Compte tenu de lrsquoaspect multidisciplinaire du projet plusieurs types de compeacutetences peuventecirctre valoriseacutes

Expertise dans le domaine des mateacuteriaux (nanocelluloses nanoparticules)Expertise dans les proceacutedeacutes drsquoimpression en particulier le proceacutedeacute de seacuterigraphieExpertise dans le domaine des radiofreacutequences

Autonomie professionnalisme capaciteacute drsquoanalyse et de synthegravese motivation capaciteacute agravetravailler en eacutequipeBon niveau en AnglaisPour postuler agrave cette offre veuillez envoyer un CV deacutetailleacute unelettre de motivations et les coordonneacutees drsquoune personne reacutefeacuterente si possibleCoordonneacutees Aurore DENNEULIN (LGP2) Tel +33 476 826 928auroredenneulinpagoragrenoble-inpfr

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-DHREAMS-14-12-2021Contact auroredenneulinpagoragrenoble-inpfr

UTILISATION DU BRUIT Agrave BASSE FREacuteQUENCE DES COMPOSANTS SEMI-CONDUCTEUR-SUR-ISOLATEUR COMME OUTIL DE DETECTION BIO-CHIMIQUE (STAGE)


Offre ndeg IMEPLAHC-CMNE-08-12-2021

Utilisation du bruit agrave basse freacutequence des composants Semi-conducteur-Sur-Isolateur comme outil de detection bio-chimique

Supervisorcontact Christoforos Theodorou CNRS researcher at IMEP-LAHCchristoforostheodorougrenoble-inpfr 04 56 52 95 49 Scientific context In the wide family ofbio-chemical sensors the ISFETs (Ion Sensing Field Effect Transistors) occupy a place of honorthanks to their multiple advantages eg in terms of miniaturization sensitivity co- integration withreading circuitry etcsup1 The working principle known as Charge-Based Sensing (CBS) of such adevice is based on the shift of the threshold voltage of a transistor due to the intentional addition ofcharges-to-be-detected in the proximity of its channel The resulting conductivitycurrent modulationis then measured in (quasi)-static conditions in which externally applied voltages are slow enoughand the device is assumed at equilibrium at every measurement point Therefore the transistorrsquoselectrical noise can be a limiting factor for the sensorrsquos performance However it has beendemonstrated that the surface-related noise of the device can itself be used as a sensingtoolsup2 This principle known as Fluctuation-Enhanced Sensing (FES) is based on the effects ofdynamic interaction between surface traps and electrons of deposited molecules leading to a uniquecharacteristic noise spectrum for each sensing targetsup3 This approach thus promises increasedsensitivity and selectivity compared to the CBS methods Internship objectives The objectives ofthe internship are to

Prove the feasibility of the FES method for different types of devices (Bottom Gate1SOI FETsGraphene FETs etc)Interpret the measured results2Benchmark the FES method against CBS in terms of sensitivity selectivity cost etc3Perform preliminary tests for pH sensing as an application4

During the internship validation of the proposed methods will be initially performed thanks tosimple ldquomodelrdquo charges such as carboxylate-functionalized polystyrene latex beads deposited on theSi (or Graphene) film surface The interest in starting with such particles resides in the simplicity ofthe deposition from colloidal solutions without any need of surface functionalization The amount ofcharges can also be simply tuned by derail dilutions of the beads or mixtures of charges anduncharged beads Requested competences The internship is covering a wide panel of know-hows from the semiconductor device physics to electrical and noise characterization The candidatemust have a very good background in physics and characterization of semiconductor devicesKnowledge of concepts in bio-chemical sensing will be a plus The candidate is expected to enjoyexperimental work and development of adapted protocols Scientific curiosity and motivation are

mandatory qualities in order to take full advantage of the scientific environment and gain expertisefor hisher future career A continuation (not mandatory) for a PhD thesis around this topic isenvisioned___________________________________________________________________________________________________________ sup1 Bergveld P Sensors and Actuators B Chemical 2003 88 (1) 1-20 Moser N Lande T SToumazou C Georgiou P IEEE Sensors Journal 2016 16 (17) 6496-6514 sup2Kish L B Chang HC King M D Kwan C Jensen J O Schmera G Smulko J Gingl Z Granqvist C G IEEETransactions on Nanotechnology 2011 10 (6) 1238-1242 sup3 Rumyantsev S Liu G Potyrailo R ABalandin A A Shur M S IEEE Sensors Journal 2013 13 (8) 2818-2822

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-CMNE-08-12-2021Contact christoforostheodorougrenoble-inpfr

IDENTIFICATION DE MATEacuteRIAUX DANS LE DOMAINE THZ PAR IMAGERIEMULTISPECTRALE (THEgraveSE)



Stage MASTER ndash 2021-2022 TIMMING Project Titre Identificationde mateacuteriaux dans le domaine THz par imagerie multispectral Terahertz Identification of

Materials by Multispectral Imaging

Laboratory IMEP-LaHC (UMR 5130) Supervisors Emilie HeacuteraultMaxime Bernier Phone0479758748 E-mail emilieheraultuniv-smb fr maximebernieruniv-smbfr Context andobjectives The field of terahertz waves (THz = 1000 GHz) is very promising for the detection ofsubstances[1] and materials for security purposes [2] or more generally for non-destructive testingin variousindustrial fields [3] In the present project the identification of substances is generallyachievedthrough the presence of absorption lines in the THz spectrum which is sensitive to thebending modes of the constituting molecules The measurement of the spectral signature andor theacquisition of a THz image of the sample to be identified over a large bandwidth (point-to-pointmultispectral imaging) is however often slow preventing the dynamic study of materials evolving ontime scales less than few minutes TIMMING project aims at developing and studying theperformances of innovating techniques and equipment for fast imaging of miscellaneous samplesand the study of their sub-second dynamics Description of the Research Lab Work In thisproject we aim at developing an efficient and rapid (real-time) characterization techniqueapplicable for example to the two application fields mentioned above (security and non-destructivetesting) We plan to jointly use the possible specific and discriminating spectral signature of thematerial tested and a multispectral imaging technique for example to analyze the distribution of thecomponents of a sample to verify its non-alteration its belonging to a batch to identify itsprovenance and so on The other idea which will be prospected during the internship is based onthe use of innovating THz camera associated to THz CW source to perform THz videos In addition tothe bibliographic work the student who will be involved in the development of the imaging setupand of a signal processing algorithm based on an innovative theoretical classificationidentificationtools He will also use the THz equipments already availlable in the PLATERA characterizationplatform [4] In PLATERA the student will have at his disposal a unique set of measuring equipmentand scientific support by teachers-researchers specialized in the THz field [1] R Miles X-C ZhangH Eisele A Krotkus laquo Terahertz Frequency Detection and Identification of Materials end Objects raquoNATO Science for Peace and Security Series B Physics and Biophysics Springer Nature (2021) [2]AU Sokolnikov laquo THz Identification for Defense and Security Purposes raquo World Scientific (2013)[3] D Nuumlszligler J Jonuscheit laquo Terahertz based non-destructive testing (NDT) ndash Making the invisiblevisible raquo Oldenbourg Wissenschaftsverlag April 7 (2020) ndash DOI 101515teme-2019-0100 [4]httpswwwplateratech

Keywords Engineering sciences Electronics and microelectronics - Optoelectronics FMNTIMEP-LaHcLaboratory FMNT IMEP-LaHcCEA code IMEPLAHC-PHOTO-11-26-2021

Contact maximebernieruniv-smbfr

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-26-11-2021Contact maximebernieruniv-smbfr

SYSTEgraveME DE MESURE POUR LA CARACTEacuteRISATION DANTENNES EN ONDESMILLIMEacuteTRIQUES (STAGE)



Stage de MASTER 1 2022 Systegraveme de mesure pour lacaracteacuterisation dantennes en ondes millimeacutetriques Laboratory IMEP-LaHC ndash MINATEC -

Grenoble

Supervisors contacts Pascal XAVIER (scientific supervisor) pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr Phone 04 56 52 95 69 Nicolas CORRAO (technical support) nicolascorraogrenoble-inpfrPhone 04 56 52 94 69 Context and objectives The constant development of communicationstandards (LAN 5G 6G) and the emergence of new applications based on wireless propagation(Internet of Things RFID chips automotive radar systems radar imaging radar sensors ) bringnew technical requirements Designing innovative antenna devices in the RF and millimeter-wave(mmW) spectrum is one of the main fields of interest for researchers at IMEP-LaHC LabConsequently there is a strong need of measurement setups to test and evaluate antennaparameters Such characterizations are challenging because they require specific environmentalconditions (quiet zone free of EM perturbations or reflections) associated with a dedicatedacquisition system This kind of installation is already available on HYPER platform at IMEP-LaHCAn indoor antenna test range is installed in a fully anechoic chamber to eliminate all reflections fromthe walls This setup provides a powerful and accurate far-field measurement solution typically usedup to 40GHz Therefore a RF analyzer coupled with a 3-axis positioning system is used to performthe 3D radiation pattern measurement of the antenna under test However as the frequencyincreases new strengths have to be considered For example at millimeter-wave frequencies(typically above 50GHz) antenna size becomes smaller and antenna gain decreases Thus the deviceis more sensitive to its close environment (connectors mechanical partshellip) which can stronglyimpacts its radiation Moreover the large attenuation at these frequencies must be taken intoaccount when designing the measurement setup (short interconnection paths antenna as close aspossible to circuitryhellip) Our existing antenna test range canrsquot meet all these new requirementsTherefore another measurement solution has to be developed and dedicated especially tomillimeter-wave devices With this new separate setup user should be able to extract 3D (quasi-sphere) radiation pattern and gain from miniaturized or integrated devices operating in V band (50ndash 75GHz) or W band (75- 110GHz) Antenna under test could be fed either with precision coaxialconnector or with microelectronic probe In both cases a special attention will be given to thesurrounding parts of the antenna in order to reduce measurement error caused by unwantedreflections Description of the work The required measurement setup described above is alreadyunder construction The main parts and components are indeed at disposal on HYPER platform Anew 2-axis positioning system has been designed and fabricated This one is also available and readyto work It can be easily controlled using dedicated computer and software tool This lab workconsists in several tasks including existing setup improvements design of still missing mechanicalparts final developments and installation tests and validation of the whole system and finally

training of users All this tasks will bring the student to improve its skills in electromagnetism (RFand millimeter-wave measurements) obviously focused on antenna characterization methods Evenif the main part of the setup already exists a lot of mechanical adjustments and assemblies as wellas RF tests have to be done to complete the project The proposed lab work implies of course astrong teamwork

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-DHREAMS-19-11-2021Contact pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr

CAPTEURS EN SILICIUM-SUR-ISOLANT BASEacuteS SUR UNE LECTURE DEPOTENTIEL HORS-EacuteQUILIBRE POUR APPLICATIONS EN SOLUTION(STAGE)



Capteurs en silicium-sur-isolant baseacutes sur une lecture depotentiel hors-eacutequilibre pour applications en solution

Laboratory IMEP-LAHC

Internship duration and period 4-6 months between February 2022 to July 2022 AdvisorIrina Ionica IrinaIonicagrenoble-inpfr Contextobjectives In the wide family of bio-chemicalsensors the ISFETs (Ion Sensing Field Effect Transistors) occupy a place of honor thanks to theirmultiple advantages such as miniaturization sensitivity co-integration with reading circuitryconnectivity real-time monitoring etcsup1 The classical working principle is based on the shift of thethreshold voltage of the transistor induced by charges added in the proximity of its channel Ourteam proved that SOI based devices are compatible with an alternative original detection methodbased on the shift of the out-of-equilibrium body potential (VB in the figure aside) The majoradvantage of measuring VB instead of the classic drain current conductance resides in the strongpotential signature in a region were the current level is very lowsup2 This simplifies the measurementand can reduce the power consumption of the sensor A first objective of the internship is to fullybench-mark the two sensing methods on the same device

In order totake this proof-of-concept from the ldquoideardquo-stage to real applications eventually cointegrated withldquogreenrdquo materials wersquoll modify the architecture of the device and make it appropriate for liquidsensing andor extended gate configuration Indeed when moving to in-liquid applications oneexpects to solve two (contradictory) issues (1) the solid-state device must be encapsulated and

protected from the liquid environment and (2) its sensing surface needs to be exposed to the liquidcontaining species to be sensed A real benefit is to design and test a configuration with a disposablesensing surface that could be ldquoplugged-inrdquo an SOI device for the VB reading The key-point at eachdevelopment stage will be to ensure that the out-of-equilibrium potential is always detectable andeven optimized in the alternative architectures Requested competences The topic ismultidisciplinary and requires a wide panel of skills covering technology physics of semiconductordevices electrical characterization and extraction of electrical parameters simple functionalizationsteps fluidics-related aspects The candidate is expected to enjoy experimental work developmentof adapted protocols and be creative with respect to the possible solutions Applicationinstructions send your CV motivation letter (or e-mail) and transcript of records of the last 2 yearsto IrinaIonicagrenoble-inpfr We expect this internship to lead to a PhD thesis and we prefercandidates who are willing to continue during the PhD An excellent track of records is mandatory ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Bergveld P Sensors and Actuators B Chemical 2003 88 (1) 1-20 Moser NLande T S Toumazou C Georgiou P IEEE Sensors Journal 2016 16 (17) 6496-6514 2 BeneaL Bawedin M Delacour C Ionica I Solid-State Electronics 2018 143 69-76 Alepidis MBouchard A Delacour C Bawedin M Ionica I ECS Meeting Abstracts 2021 MA2021-01 (59)1589-1589

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-CMNE-4-11-2021Contact IrinaIonicagrenoble-inpfr

CAPTEUR DE GLUCOSE EN OPTIQUE INTEacuteGREacuteE AVEC MESURE DETEMPEacuteRATURE IN-SITU (STAGE)



Stage de MASTER 2 Projet de Fin deacutetudes (5 to 6 mois) Capteur deglucose en optique inteacutegreacutee avec mesure de tempeacuterature in-situ

The detection of glucose in water solutions plays an important role in many contexts For instanceglucose sensors routinely monitor patient conditions in the management of diabetes mellitusFurthermore they find a wide range of applications for quality control in the food industryMoreover determining the glucose concentration while culturing cells allows estimating theirmetabolism an important parameter of the culture [1] Optical glucose sensors have been studiedfor many years and optical solutions are currently investigated for label-free sensing continuousmeasurement in bio-reactors and chemical durability [2] The IMEP-LaHC laboratory has a longexperience in integrated photonics In particular complete fabrication facilities for opticalintegrated circuits on glass substrates are available including clean room facilities [3] The goal ofthe internship will be to fabricate an integrated photonic sensor for determining the glucoseconcentration exploring

Either a resonant approach via an interferometer (such as a Mach-Zehnder structure) or a ringresonatorEither a non-resonant approach with absorption spectroscopy

Critical parameters such as the refractive index of a glucose solution often depend on thetemperature Hence the sensor output can be strongly affected to a temperature change There istherefore the need of monitoring the temperature very close to the active region of the sensor Weare planning to achieve this by depositing a metallic layer pattern it appropriately and monitor itselectrical resistance by means of a 4-probe technique and an appropriate conditioning circuit Tofulfill the objective of performing both optical and electric measurements on a fully integratedsensor the student will have to

Become acquainted with the subject through a detailed bibliographic research on the workingprinciple of the sensorStudy theoretically the behavior of the devices with state-of-the art software toolsFabricate devices with clean room micro-fabrication processes and with the ionexchangefacilities available at the IMEP-LaHCPerform optical and electrical characterizations of fabricated devices

Advisor Davide BUCCI davidebucciphelmagrenoble-inpfr +33 (0)4 56 52 95 39 [1] Tang YPetropoulos K Kurth F Gao H Migliorelli D Guenat O amp Generelli S (2020) Screen-printedglucose sensors modified with cellulose nanocrystals (CNCs) for cell culture monitoring Biosensors10(9) 125 [2] Djisalov M Knežić T Podunavac I Živojević K Radonic V Knežević N Ž ampGadjanski I (2021) Cultivating Multidisciplinarity Manufacturing and Sensing Challenges inCultured Meat Production Biology 10(3) 204 [3] Allenet T Geoffray F Bucci D Canto F

Moisy P amp Broquin J E (2019) Microsensing of plutonium with a glass optofluidic device OpticalEngineering 58(6) 060502

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-10-28-2021Contact davidebucciphelmagrenoble-inpfr

TECHNOLOGIE AVANCEacuteE DE PLASMA PULSEacute POUR LA STRUCTURATION DEFINS DE SI Agrave FORT FACTEUR DE FORME (STAGE)


Offre ndeg2021-10-28-003

Contexte Aujourdrsquohui les derniegraveres geacuteneacuterations de microprocesseurs sont baseacutees sur desarchitectures tridimensionnelles FinFET avec des longueurs de canal (Fin) de lrsquoordre de 13-15 nmCette architecture est envisageacutee jusqursquoau noeud technologique 3nm preacutevu en 2023 Audelagrave unetransition vers des architectures plus complexes du type laquoNanosheetraquo avec des dimensions encoreplus agressives sera neacutecessaire (cf Fig1) La conseacutequence est que lrsquoindustrie du semiconducteurfait face agrave un deacutefi sans preacuteceacutedent qui est de structurer la matiegravere dans des gammes de dimensionsnanomeacutetriques avec une preacutecision atomique dans des facteurs de forme toujours plus grands Laprobleacutematique est que les technologies plasma existantes ne permettent plus de reacutepondre aucontrocircle atomique de la gravure Pour relever le deacutefi de lrsquoultra-miniaturisation il faut introduire destechnologies plasma en rupture qui offrent de nouvelles fonctionnaliteacutes pour structurer la matiegravereCrsquoest ce que le LTM se propose de faire en collaboration avec Applied Materials premiereacutequipementier de la microeacutelectronique Le LTM vient drsquoacqueacuterir un reacuteacteur industriel ICP dederniegravere geacuteneacuteration (SYM3 drsquoApplied Mat) eacutequipeacute de technologies avanceacutees de plasma pulseacutePulser le plasma consiste agrave moduler en impulsion courte (laquo on raquo et laquo off raquo) la puissance RF injecteacuteedans le plasma (source) et la puissance RF de polarisation appliqueacutee au substrat (bias) (cf Fig2) Lanotion de modulation offre une multitude de modes de fonctionnement des sources plasma qui vontpermettre de moduler le flux et lrsquoeacutenergie des ions sur des eacutechelles de temps de quelques dizaines deμs mais eacutegalement de moduler la chimie du plasma Objectif Dans ce contexte lrsquoobjectif du stagede Master est drsquoapporter les premiegraveres briques expeacuterimentales qui permettront de mieuxcomprendre le mode de fonctionnements des sources plasma pulseacutees Cette compreacutehensionsrsquoappliquera au deacuteveloppement de proceacutedeacutes de gravure deacutedieacutes agrave la structuration de motifs desilicium agrave fort facteur de forme (Fins) Pour cela lrsquoeacutetudiant eacutetudiera les interactions plasmasurfacemises en jeu lors de la gravure de silicium selon les modes et les paramegravetres pulseacutes utiliseacutes encombinant 1) la mesure des cineacutetiques de gravure en temps reacuteel par ellipsomeacutetrie et 2) lamodification des surfaces par XPS De plus il eacutetudiera agrave partir de microscopie eacutelectronique agravebalayage lrsquoeacutevolution des profils des motifs en Si en fonction des diffeacuterents paramegravetres de pulse Cespremiegraveres eacutetudes permettront drsquoidentifier les modes pulseacutes les plus approprieacutes pour le gravure demotifs agrave fort facteur de forme Formation Requise M2 Dureacutee 6 mois Deacutebut mars 2022 Contact erwinepargonceafr Laboratoire des Technologies de la Microeacutelectronique (LTMCNRS) 17 avenuedes martyrs 38054 GRENOBLE cedex 9

Laboratoire FMNT LTMCode CEA 2021-10-28-003Contact erwinepargonceafr

DEacuteVELOPPEMENT DE PROCEacuteDEacuteS DE GRAVURE PLASMA POUR LAFABRICATION DE NANO-SOURCES UV (STAGE)


Offre ndeg2021-10-28-002

Contexte Les diodes eacutelectroluminescentes (LED) UV remplacent progressivement les lampes agravemercure traditionnelles gracircce agrave leur tregraves faible consommation leur longue dureacutee de vie et leurgrande compaciteacute Aujourdrsquohui ces LED UV sont reacutealiseacutees agrave partir de semi-conducteurs nitrures III-N (GaN AlN et InN) crucircs par eacutepitaxie en couche minces pour reacutealiser des puits ou des boicirctesquantiques qui eacutemettent fortement Malheureusement les LED UV agrave base drsquoAlxGa1-xN atteignentdes efficaciteacutes quantiques internes nettement infeacuterieures agrave celle obtenues pour les LED bleues agravebase de GaN (infeacuterieures agrave 40 contre 80 pour les LED bleues) Les faibles valeurs drsquoefficaciteacutequantique des puits AlGaN sont en partie lieacutees agrave la forte densiteacute de dislocations de la couche dAlNou drsquoAlGaN sur saphir qui sert agrave la croissance des puits AlGaN Une alternative pour srsquoaffranchir delrsquoimpact neacutefaste des dislocations serait de remplacer la technologie planaire utiliseacutee pour fabriquerces LED par une approche baseacutee sur des nanostructures 3D crsquoestagrave dire des nanofils drsquoAlN etou deGaN sur lesquels les puits quantiques seraient crucircs radialement Cette approche de nanostructurescoeur-coquille offre la perspective dune meilleure qualiteacute structurelle pour les puits quantiques etdonc une augmentation de lefficaciteacute quantique interne Objectif Dans ce contexte lrsquoobjectif dustage de Master est de reacutepondre au premier besoin technologique de la fabrication de cesnanosources UV la structuration par gravure plasma de fils drsquoAlN et de GaN de diamegravetre infeacuterieureagrave 200nm et long de 3-4μm soit ayant des facteurs de forme de lrsquoordre de 30-40 Ces deacuteveloppementsseront reacutealiseacutes sur les reacuteacteurs de gravure industriels agrave source inductive (ICP) du LTMCNRSlocaliseacutes dans les salles blanches du CEALETI Pour caracteacuteriser ces proceacutedeacutes lrsquoeacutetudiant seraameneacute agrave se familiariser aux techniques drsquoellipsomeacutetrie de spectromeacutetrie agrave rayons X (XPS) et demicroscopie eacutelectronique (MEB) Ce travail sera effectueacute au sein de lrsquoeacutequipe laquo Proceacutedeacute de gravurepar plasma raquo du LTM en collaboration avec le PHELIQS laboratoire du deacutepartement de recherchefondamentale (DRF) du CEA Les nanofils ainsi obtenus par le LTM seront exploiteacutes par le PHELIQSqui eacutetudiera la croissance des structures actives en AlGaN par MOVPE pour reacutealiser les nanosourcesUV Formation Requise M2 Dureacutee 6 mois Deacutebut mars 2022 Contact erwinepargonceafrLaboratoire des Technologies de la Microeacutelectronique (LTMCNRS) 17 avenue des martyrs 38054GRENOBLE cedex 9


DIAGNOSTIC DrsquoUN NOUVEAU TYPE DE PLASMA PULSEacute POUR LAFABRICATION DE DISPOSITIFS AVANCEacuteS (STAGE)


Offre ndeg2021-10-28-001

Contexte La fabrication des nanostructures qui prennent place (entre autres) dans les circuitsinteacutegreacutes repose sur lrsquoenchainement drsquoeacutetapes technologiques de deacutepocirct du mateacuteriaux de lithographiepour former un masque repreacutesentant le motif agrave creacuteer et enfin de gravure par plasma du mateacuteriau atravers le masque Avec les dimensions actuelles de lrsquoordre de 5 nm et la neacutecessiteacute de graver lemateacuteriaux seacutelectivement par rapport au masque et agrave la sous couche les proceacutedeacutes plasmaconventionnels montrent de seacuterieuses limitations Pour obtenir un meilleur controcircle des flux et delrsquoeacutenergie des radicaux et des ions responsables de la gravure la solution la plus reacutecente consiste agravemoduler agrave la fois la source de puissance RF haute densiteacute (ICP) qui sert agrave creacuteer le plasma et lasource de puissance RF (bias) qui sert agrave acceacuteleacuterer les ions De plus des reacutesultats remarquables onteacuteteacute obtenus reacutecemment en introduisant un deacutecalage de phase entre les impulsions ICP et de biasCependant les pheacutenomegravenes physiques agrave lrsquoorigine de ces ameacuteliora ions demeurent inconnues Leureacutetude fait lrsquoobjet de ce stage Objectif Dans ce contexte lrsquoobjectif du stage de Master estdrsquoeffectuer des mesures avec reacutesolution temporelle du flux ionique bombardant le substrat dans cesplasmas pulseacutes Pour ce faire le LTM agrave investit dans une sonde eacutelectrostatique (modegravele laquo Plato raquo dela socieacuteteacute Impedans) susceptible de mesurer la distribution radiale du flux ionique au dessus dusubstrat 300mm avec une reacutesolution temporelles lt 5μs dans les plasmas pulseacutes Le but premier delrsquoeacutetude sera de comprendre quel est lrsquoimpact de la modulation en impulsion sur le flux drsquoions enfonction du rapport cyclique des deux sources pulseacutees (ICP et bias) ainsi que de la phase desimpulsions Si le temps le permet ces mesures seront compleacutementeacutees par les mesurescorrespondantes de la distribution en eacutenergie des ions bombardant le substrat en utilisant unanalyseur eacutelectrostatique multrigrille deacuteposeacute directement sur le substrat (sonde RFEA laquovertexraquo)dont le LTM vient de faire lrsquoacquisition agrave la socieacuteteacute impedans Laboratoire daccueilMicroeacutelectronique (LTMCNRS) 17 avenue des martyrs 38054 GRENOBLE cedex 9 FormationRequise M2 Dureacutee 6 mois Deacutebut mars 2022 Contact gillescungeceafr

Laboratoire LTMCode CEA 2021-10-28-001Contact gillescungeceafr

DISPOSITIFS HYPERFREacuteQUENCES Agrave FAIBLE IMPACT ENVIRONNEMENTAL(STAGE)



Titre Dispositifs hyperfreacutequences agrave faible impact environnemental

Mots-cleacutes Electronique durable Hyperfreacutequences Electromagneacutetisme Lieu Centre drsquoIngeacutenieriedes Systegravemes en Teacuteleacutecommunications en ElectroMagneacutetisme et Electronique (CISTEME) Bacirctiment 2ndash 12 rue Geacutemini ndash 87068 Limoges Encadrants

Ingeacutenieur de recherche CISTEME Limoges contactcistemenet 05 19 09 00 31RAULY D Maicirctre de Confeacuterences IMEP-LaHC Grenoble dominiqueraulyuniv-grenoble-alpesfr 06 30 98 22 07

Profil du candidat Bac+5 ou Master en eacutelectronique hyperfreacutequence 1 Contexte geacuteneacuteral LaBCE a classeacute en 2021 le changement climatique comme un risque systeacutemique et le reacutecent rapport duGIEC a insisteacute sur le rocircle indiscutable des activiteacutes humaines dans le changement global Nousdevons en effet diviser par plus de trois notre consommation de ressources fossiles si nous voulonsannuler le forccedilage radiatif ce qui reacuteduira eacutegalement la consommation de toutes les ressourcesCertaines dentre elles appeleacutees mateacuteriaux critiques comme certains meacutetaux et terres raresrisquent decirctre indisponibles agrave court terme sur la planegravete Le deacutefi des ingeacutenieurs est donc deconcevoir des systegravemes offrant les mecircmes services mais avec des impacts environnementauxbeaucoup plus faibles agrave la fois sur le plan du bilan carbone mais aussi sur le plan desconsommations de mateacuteriaux En eacutelectronique selon un reacutecent rapport du Global Waste Electricaland Electronic (WEEE) Watch nous avons geacuteneacutereacute dans le monde 536 millions de tonnes de deacutechetsen 2019 Leur volume augmente de 5 par an et lexplosion des objets connecteacutes intelligentsutilisant des radiofreacutequences ne va pas aider agrave faire baisser ces chiffres Souhaitant ecirctre un acteurde la transition eacutecologique dans son domaine drsquoexpertise de lrsquoeacutelectronique hyperfreacutequence le Centrede Ressources Technologique CISTEME situeacute en Reacutegion Nouvelle Aquitaine srsquoest engageacute dans unedeacutemarche drsquoeacutecoconception et souhaite disposer drsquooutils pour aider ses eacutequipes techniques etconseiller ses clients 2 Objectifs du stage Ce travail prospectif srsquoinscrit ainsi dans laprobleacutematique geacuteneacuterale de lrsquoeacutelectronique durable mise en avant tant au niveau national agrave lrsquoANRqursquoau niveau europeacuteen avec le Green Deal Lrsquoobjectif est de faire un benchmark des technologies dePCB (Printed Circuit board) eacutecologiques pour les circuits hyperfreacutequences passifs ainsi qursquouncomparatif des performances obtenues pour des antennes reacutealiseacutees sur diffeacuterents substratsclassiques ou eacutecologiques tenant compte agrave la fois des contributions respectives du substrat de lameacutetallisation et des proceacutedeacutes de fabrication Le travail effectueacute lors de ce stage pourra faire lrsquoobjetdrsquoune publication dans une revue scientifique ou lors drsquoune confeacuterence nationale ou internationale3 Etapes du travail Dans un premier temps le stagiaire devra rechercher les substrats RFeacutecologiques disponibles sur le marcheacute en commander des eacutechantillons et eacutevaluer leur degreacute dematuriteacute technologique en tenant compte des contraintes lieacutees agrave leurs possibiliteacutes de meacutetallisation etdes proceacutedeacutes neacutecessaires au tirage du circuit Une premiegravere eacutetape de caracteacuterisation RF en espacelibre dans la bande 5 agrave 110 GHz permettra de connaicirctre les proprieacuteteacutes dieacutelectriques des substrats en

termes de constante dieacutelectrique et de tangente de pertes Dans un second temps les meacutetallisationsassocieacutees agrave chaque substrat seront caracteacuteriseacutees avec une structure guidante dans la mecircme bandede freacutequences afin drsquoen extraire les proprieacuteteacutes de conduction eacutelectrique Les proprieacuteteacutes physiques deces substrats meacutetalliseacutes eacutetant connues on seacutelectionnera ceux offrant une diversiteacute la plus largepossible Une antenne de type patch entrant dans le standard WiFi IEEE 80211ac (entre 515 et5725 GHz) sera conccedilue et reacutealiseacutee afin de comparer les performances obtenues en terme dedirectiviteacute et de gain Enfin apregraves avoir deacutefini un sceacutenario reacutealiste une analyse de cycle de vieutilisant le logiciel Bilan Produit de lrsquoADEME sera effectueacutee pour eacutevaluer les impactsenvironnementaux des diverses antennes fabriqueacutees Le stagiaire pourra ainsi en deacuteduire un laquofacteur de meacuterite raquo correspondant au quotient des performances sur les impacts environnementauxet une laquo eacuteco-note raquo des substrats consideacutereacutes permettant de guider les eacutequipes drsquoingeacutenieurs deCISTEME 4 Reacutefeacuterences

Mattana G Briand G Marette A Vaacutesquez Q A F de Rooija N laquo Polylactic acid as abiodegradable material for all-solution-processed organic electronic devices raquo OrganicElectronics Volume 17 February 2015 pp 77ndash86 Hwang S-W Song J-K Huang X Cheng H Kang S-K Kim B H Kim J-H Yu SHuang Y and Rogers JA laquo High-Performance BiodegradableTransient Electronics onBiodegradable Polymers raquo Adv Mater 26 2014 pp 3905ndash3911Kovaacutecs B Geacuteczy A Horvaacuteth G Hajdu I Gaacutel L ldquoAdvances in Producing FunctionalCircuits on Biodegradable PCBsrdquo Periodica Polytechnica Electrical Engineering and ComputerScience 60(4) 2016 pp 223ndash231 httpscircularmatterscom

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-DHREAMS-20-10-2021Contact dominiqueraulyuniv-grenoble-alpesfr

CARACTEacuteRISATIONS EacuteLECTROMAGNEacuteTIQUES HYPERFREacuteQUENCES DESOLUTIONS SALINES Agrave LrsquoAIDE DrsquoUNE SONDE COAXIALE EN CIRCUITOUVERT (STAGE)



Sujet de stage M2 2021-2022

TITRE Caracteacuterisations eacutelectromagneacutetiques hyperfreacutequences de solutions salines agrave lrsquoaidedrsquoune sonde coaxiale en circuit ouvert Laboratoires IMEP-LAHC and LOCIE EncadrantsThierry Lacrevaz and Anne-Laure Perrier Teacuteleacutephone 04 79 75 87 46 04 79 75 94 18 E-mailThierrylacrevazuniv-smbfr anne-laureperrieruniv-smbfr Contexte et objectifs Les solutionssaline notamment les solutions de LiBr sont utiliseacutees dans les machines agrave absorption Ces machinesfrigorifiques permettent de geacuteneacuterer du froid en utilisant une source de chaleur Pour optimiser lefonctionnement de ces machines il est neacutecessaire de connaitre la tempeacuterature et la concentrationdes solutions Nous souhaitons caracteacuteriser les solutions de LiBr en fonction de la freacutequence danslrsquoobjectif de reacutealiser des capteurs de tempeacuterature etou de concentration La caracteacuterisation consisteagrave extraire la permittiviteacute complexe des solutions en fonction de la freacutequence En figure 1 est deacutecritun systegraveme complet de caracteacuterisation de solutions liquides Un analyseur vectoriel de reacuteseauxpermettra de reacutealiser les mesures en fonction de la freacutequence Une sonde coaxiale sera plongeacutee dansle liquide agrave caracteacuteriser Lrsquoextreacutemiteacute de la sonde donnera accegraves agrave une admittance ou une autregrandeur agrave partir de laquelle on pourra remonter agrave la permittiviteacute complexe

Le fort lien existant entre la permittiviteacute complexe des solutions et la tempeacuterature ainsi que leursconcentrations en LiBr permettra de concevoir des capteurs se basant sur la permittiviteacute complexeLes solutions de LiBr ayant de fortes pertes et de fortes permittiviteacutes la caracteacuterisation nrsquoest pastriviale Des sondes coaxiales en circuit ouvert sont speacutecifiquement deacuteveloppeacutees pour la

caracteacuterisation de liquides ou de mateacuteriaux mous car elles ont lrsquoavantage drsquoecirctre faciles drsquoutilisationDiffeacuterentes techniques associeacutees aux sondes coaxiales seacutelectionneacutees sont proposeacutees dans lalitteacuterature afin drsquoextraire la permittiviteacute complexe des liquides Ces techniques [1 2] font souventlrsquoobjet drsquohypothegraveses fortes qui ne sont veacuterifieacutees que dans les cas ougrave les milieux liquides sont agrave faiblespermittiviteacute et faibles pertes Les travaux agrave reacutealiser consisteront agrave eacutetudier le comportement dessondes coaxiales lorsqursquoelles sont plongeacutees dans des liquides agrave fortes pertes et agrave fortes permittiviteacutesEst-ce que dans ce contexte les techniques associeacutees aux sondes permettront drsquoextraire lapermittiviteacute complexe Les travaux consisteront agrave faire des eacutetudes en modeacutelisationeacutelectromagneacutetique sous HFSS pour eacutetudier le comportement des sondes face agrave des milieux agrave fortespermittiviteacutes et fortes pertes Il srsquoagira aussi de concevoir et reacutealiser les sondes afin de mettre enœuvre une plateforme expeacuterimentale qui permettra la caracteacuterisation hyperfreacutequence de solutionssalines type LiBr crsquoest agrave dire extraire leur permittiviteacute complexe On travaillera sur une gamme defreacutequence allant de 200 MHz agrave 10 GHz Description du sujet de stage M2 Il srsquoagira de reacutealiserdes simulations eacutelectromagneacutetiques (HFSS) drsquoune sonde coaxiale en circuit ouvert plongeacutee dansdiffeacuterents liquides la sonde est typiquement un connecteur SMA en contact avec la solution liquideDans un premier temps il faudra observer et relever lrsquoeacutevolution les lignes de champseacutelectromagneacutetiques en fonction de la permittiviteacute et des pertes de la solution Ces releveacutespermettront de valider ou non les hypothegraveses eacutemises dans diffeacuterents travaux publieacutes en particulierpar exemple le maintien de la forme des lignes de champ quelle que soit la permittiviteacute complexe Dans un second temps il srsquoagira de fabriquer les sondes (veacutehicules de test) et de reacutealiser lesmesures hyperfreacutequences des sondes plongeacutees dans les liquides agrave caracteacuteriser Il faudra notammentdeacutevelopper les protocoles drsquoextraction de la permittiviteacute complexe des solutions liquides [1] Wagneramp Alhellip Numerical 3-D FEM and Experimental Analysis of the Open-Ended Coaxial Line Techniquefor Microwave Dielectric Spectroscopy on Soil IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE ANDREMOTE SENSING VOL 52 NO 2 FEBRUARY 2014 [2] Seckin Sahin amp Al Waveguide ProbeCalibration Method for Permittivity and Loss Characterization of Viscous Materials978-1-7281-2056-020 - 2020 IEEE

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-DHREAMS-15-10-2021Contact Thierrylacrevazuniv-smbfr

DEacuteVELOPPEMENT DrsquoUN SYSTEgraveME EacuteLECTRONIQUE INNOVANT PERMETTANTLA MESURE DE DENSITEacute DES REVEcircTEMENTS ROUTIERS SANS UTILISATIONDE SOURCE RADIOACTIVE (STAGE)



Deacuteveloppement drsquoun systegraveme eacutelectronique innovant permettant la mesure de densiteacute desrevecirctements routiers sans utilisation de source radioactive

Mots-cleacutes Electronique Hyperfreacutequences Modeacutelisation des milieux complexes Meacutetrologie

Laboratoires - Institut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique (IMEP-LaHCGINP-CNRS-UGA-USMB) Minatec ndash Grenoble 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLECedex 1 Encadrants XAVIER Pascal pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569 06 4536 22 65 RAULY Dominique dominiqueraulyuniv-grenoble-alpesfr 0456529570 06 30 98 2207 Profil du candidat Bac+5 ou Master en eacutelectronique instrumentation systegravemes embarqueacutes 1Contexte scientifique Un enrobeacute bitumineux est un meacutelange uniforme de granulats enrobeacutes debitume (hydrocarbure provenant majoritairement de la distillation du peacutetrole) Le bitume confegravere agravelenrobeacute sa flexibiliteacute et sa capaciteacute agrave reacutesister aux deacutegradations causeacutees par le trafic et le climatComme pour le beacuteton un enrobeacute doit ecirctre soigneusement preacutepareacute Il doit reacutesister durablement auxdeacuteformations et agrave la fissuration par effet de fatigue ou thermique Pour cela et pour assurer unebonne adheacuterence compatible avec la seacutecuriteacute des usagers de la route il doit ecirctre compacteacute avec unrouleau compresseur pour atteindre une densiteacute optimale La meacutethode la plus reacutepandue et la moinsoneacutereuse agrave lrsquoheure actuelle pour mesurer cette densiteacute utilise une technique de gamma-densimeacutetrieneacutecessitant du personnel qualifieacute et introduisant des contraintes de seacutecuriteacute drastiques agrave cause dela preacutesence de radioactiviteacute Une eacutetude de faisabiliteacute reacutecente drsquoune solution alternative non invasivenon radioactive et compeacutetitive en termes de performances et drsquousage (preacutecision portabiliteacuteprofondeur mesureacutee coucirct simpliciteacute etc) a eacuteteacute meneacutee au sein du laboratoire IMEP-LaHC pour lecompte drsquoune entreprise reacutegionale leader agrave lrsquointernational sur le marcheacute de lrsquoinstrumentation pourles Travaux Publics Lrsquoutilisation drsquoun rayonnement eacutelectromagneacutetique non ionisant est ainsiapparue comme une solution viable 2 Objectifs Il srsquoagit dans le cadre drsquoun projet collaboratif avecune entreprise reacutegionale et la filiale de valorisation Floralis de lrsquoUGA de deacutevelopper en 2022 unproduit fournissant explicitement lrsquoinformation de densiteacute requise et inteacutegrant tous les aspectsmateacuteriels et logiciels Le systegraveme de mesure est baseacute sur une meacutethode de reacuteflectomeacutetrie RF utilisantune sonde coaxiale en circuit ouvert Srsquoappuyant sur des eacutetudes publieacutees dans la litteacuterature ilsrsquoavegravere que la densiteacute drsquoun mateacuteriau deacutepend en effet drsquoune caracteacuteristique physique mesurable enRF agrave savoir la permittiviteacute dieacutelectrique complexe du mateacuteriau Les gammes de valeurs descaracteacuteristiques de lrsquoenrobeacute soumis agrave lrsquoeacutetude sont fournies ci-apregraves - Masse volumique de lrsquoenrobeacute 1700 lt lt 2500 kgm3 - Humiditeacute jusqursquoagrave 25 de la masse totale - Tempeacuterature maximale 100

degC Par ailleurs les performances attendues pour le dispositif final de mesure de densiteacute sontlibelleacutees ci-dessous - Preacutecision plusmn 50 kgm3 - Profondeur adressable de lrsquoenrobeacute 8 cm

3 Travaux envisageacutes Au deacutebut du stage la sonde coaxiale sera deacutejagrave reacutealiseacutee et une partie delrsquoinstrumentation eacutelectronique sera approvisionneacutee (carte de reacuteflectomeacutetrie RF carte de mesuresans contact de tempeacuterature et drsquohumiditeacutede lrsquoenrobeacute) Il srsquoagira dans un premier temps drsquointeacutegrerces eacuteleacutements afin que le systegraveme de mesure soit opeacuterationnel

Dans un second temps il faudra deacutefinir une proceacutedure drsquoeacutetalonnage compatible avec lescaracteacuteristiques meacutetrologiques attendues Enfin une campagne de mesure sur le terrain seraentreprise avec des enrobeacutes de proprieacuteteacutes diffeacuterentes et dans des conditions environnementalesvarieacutees afin de reacutecolter suffisamment de donneacutees pour eacutetablir une loi empirique entre la permittiviteacutemesureacutee corrigeacutee des variations drsquohumiditeacute et de tempeacuterature et la densiteacute de lrsquoenrobeacute Ce travailest susceptible drsquoecirctre poursuivi par un contrat agrave dureacutee deacutetermineacutee de 4 mois

4 Reacutefeacuterences httpsdoiorg101061(ASCE)0899-1561(2003)155(427)httpsdoiorg101109TIM2005853346httpslaser-electroniquecomwordpressaccueilnos-produitsgamma-densimetre-humboltgammadensimetre-humbolthttpsdocplayerfr40799187-Caracterisation-dielectrique-des-materiaux-application-a-lauscultation-des-chaussees-compacitehtml


SIMULATION FABRICATION ET CARACTEacuteRISATION DE NANOFILSPIEacuteZOEacuteLECTRIQUES (STAGE)



Peacuteriode premier semestre 2022 Simulationfabrication et caracteacuterisation de nanofils pieacutezoeacutelectriques

IMEP-LaHC LMGP MINATEC Grenoble - France

Mots clefs Nanotechnologies Nanofils Pieacutezoeacutelectriciteacute Physique du semiconducteurCaracteacuterisation Simulation FEM

Description du projet Ces derniegraveres anneacutees un inteacuterecirct croissant srsquoest manifesteacute au sein de lacommunauteacute scientifique internationale pour lrsquoeacutetude des nanofils (NFs) dont le caractegravereunidimensionnel (1D) leur confegravere des proprieacuteteacutes (eacutelectriques meacutecaniques) uniques Cesproprieacuteteacutes peuvent ecirctre exploiteacutees avantageusement pour diffeacuterentes applications de type capteursactionneurs ou systegravemes de reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie [1-4] Un aspect encore tregraves peu exploreacute estlrsquoeffet des non-lineacuteariteacutes eacutelectromeacutecaniques qui peut affecter eacutenormeacutement lrsquoefficaciteacute deconversion drsquoeacutenergie Le sujet de ce stage se focalise sur la transduction meacutecanique agrave eacutelectriquedans les NFs de de ZnO Lrsquoobjectif du stage est de croicirctre des NFs de ZnO avec des dimensions et niveau de dopage controcircleacutes (Fig1a) puis de les inteacutegrer dans diffeacuterentes structures de test quipermettront leur caracteacuterisation meacutecanique eacutelectrique ou eacutelectromeacutecanique(Fig1b) Les NFsseront caracteacuteriseacutes par MEB DRX entre autres pour controcircler leur qualiteacute structurelle puis ilsseront caracteacuteriseacutes par des modes avanceacutes de lrsquoAFM (Microscopie agrave Force Atomique) disponibledans lrsquoeacutequipe [5 6] ou par drsquoautres techniques via des partenaires au niveau national (ieSynchrotron) Lale candidatmiddote travaillera donc sur 4 objectifs diffeacuterents mais correacuteleacutes

Participer agrave la croissance de NFs par synthegravese hydrothermale et le controcircle de leur dopage Participer agrave lrsquointeacutegration de NFs sur diffeacuterentes structures de testParticiper agrave la caracteacuterisation eacutelectrique etou eacutelectromeacutecanique etou agrave lrsquoanalyse de sesmesures par exemple via AFMEventuellement lrsquoeacutetudiantmiddote pourra participer agrave la modeacutelisation de NFs inteacutegreacutes dans lesdiffeacuterentes structures de test en utilisant un logiciel commercial de calcul drsquoeacuteleacutements finis(FEM)

La reacutealisation de ces objectifs nous permettra une meilleure compreacutehension des pheacutenomegraveneslineacuteaires et nonlineacuteaires mis en jeu et permettra de deacutegager des pistes doptimisation pourdiffeacuterentes applications par exemple de type capteur ou reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie Lale candidatmiddotebeacuteneacuteficiera drsquoun cadre de collaboration deacutejagrave eacutetabli entre les laboratoires LMGP et IMEP-LaHC

(projet ANR LATINO 2022-2025 incluant aussi IM2NP agrave Marseille et SOLEIL agrave Saclay) Reacutefeacuterences [1] S Lee R Hinchet Y Lee Y Yang Z-H Lin G Ardila L Montes M Mouis Z L WangUltrathin Nanogenerators as SelfpoweredActive Skin Sensors for Tracking Eye Ball Motion AdvFunct Mater 24 (2014) p 1163-1168 [2] R Tao M Mouis G Ardila ldquoUnveiling the Influence ofSurface Fermi Level Pinning on the Piezoelectric Response of Semiconducting Nanowiresrdquo AdvElectron Mater 4(1) (2018) p 1700299 [3] R Tao G Ardila L Montes and M Mouis ldquoModelingof semiconducting piezoelectric nanowires for energy harvesting and sensingrdquo Nano energy 14(2015) p62-76 [4] R Tao M Parmar G Ardila P Oliveira D Marques L Montegraves M MouisldquoPerformance of ZnO based piezo-generators under controlled compressionrdquo SemiconductorScience and Technology 32(6) (2017) p 064003 [5] A J Lopez Garcia G Sico M Montanino VDefoor M Pusty X Mescot F Loffredo F Villani G Nenna and G Ardila Low-TemperatureGrowth of ZnO Nanowires from Gravure-Printed ZnO Nanoparticle Seed Layers for FlexiblePiezoelectric Devicesrdquo Nanomaterials vol 11(6) p1430 2021 [6] YS Zhou R Hinchet Y YangG Ardila R Songmuang F Zhang Y Zhang W Han K Pradel et al Nano-newton transverseforce sensor using a vertical GaN nanowire based on the piezotronic effect Adv Mater 25 p883-888 2013 Compeacutetences Les candidatmiddotes doivent ecirctre titulaires dun Master 1 datant de moinsde 3 ans agrave la date limite de deacutepocirct des candidatures dans un domaine connexe de la science desmateacuteriaux des technologies microeacutelectroniques et de la physique des semi-conducteurs Descompeacutetences en modeacutelisation sont les bienvenues Merci drsquoaborder ces compeacutetences directementdans votre candidature Des compeacutetences transverses telles que capaciteacute agrave travailler en eacutequipeouverture drsquoesprit et maitrise de lrsquoanglais parleacute et eacutecrit sont indispensables Deacutetails Dureacutee de 4 agrave6 mois (premier semestre 2022) Niveau PFE Ecole dingeacutenieur Master 2 Lieu IMEP-LAHC LMGP Minatec Grenoble Encadrants Gustavo ARDILA (ardilargminatecgrenoble-inpfr)Ceacuteline TERNON (celineternongrenoble-inpfr) Instructions relatives agrave la candidature Undossier de candidature complet se compose de

CV Parcours acadeacutemique et professionnel deacutetaillant lexpeacuterience pertinente en particulier larecherche Indiquez le nom et les coordonneacutees drsquoau moins une reacutefeacuterence universitaires ouprofessionnelle qui peut teacutemoigner de vos aptitudes professionnelles et de votre capaciteacute agravetravailler en eacutequipePertinence de la demande Courte motivation et mise en avant de lrsquoadeacutequation entre lesujet de stage et ses propres compeacutetences LamiddotLe candidatmiddote doit inclure une description clairede la maniegravere dont ses anteacuteceacutedents et son expertise acadeacutemiques sont applicables et peuventapporter une valeur ajouteacutee au projet deacutecrit ci-dessus

Notre eacutequipe accueille des candidatmiddotes ayant des origines et des expeacuteriences diverses Nousconsideacuterons lrsquoeacutegale repreacutesentation des genres et la diversiteacute comme une force et un atout pour notreeacutequipe Une poursuite en thegravese de doctorat est possible et souhaitons des candidatures ayant pourprojet de continuer en thegravese Laboratoire de recherche IMEP-LAHC MINATEC GrenobleLrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dans le centre drsquoinnovation de Minatec Il collabore avec plusieurs grandsindustriels (STMicroelectronics SOITEC etc) et centres microeacutelectroniques preacuteindustriels (LETILITEN IMEC Tyndall) LaLe stagiaire travaillera au sein du groupe ComposantMicroNanoElectronique Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves aux plateformestechnologiques (salle blanche) et de caracteacuterisation du laboratoire LMGP MINATEC Grenoble LeLMGP est localiseacute dans le centre drsquoinnovation de Minatec et regroupe des activiteacutes en physico-chimie des (nano)-mateacuteriaux incluant leur synthegravese par deacutepocircts chimiques et leur caracteacuterisationstructurale LaLe stagiaire travaillera au sein de lrsquoEquipe FunSurf Contacts Gustavo ARDILAardilargminatecgrenoble-inpfr 0456529532 Ceacuteline TERNON celineternongrenoble-inpfr0456529366

Laboratoire FMNT IMEP-LaHc LMGPCode CEA IMEPLAHC-CMNE-11-10-2021

Contact GustavoArdilargrenoble-inpfr

OPTIMISATION DE LA REacuteCUPEacuteRATION DES MATEacuteRIAUX CRITIQUES DELrsquoEacuteLECTRONIQUE PAR UN PROCEacuteDEacute DE DIGESTION MICROBIENNE ndashINFLUENCE DES CHOIX DE CONCEPTION (STAGE)



STAGE de PFE ou de Master ndash 2022

Optimisation de la reacutecupeacuteration des mateacuteriaux critiques de lrsquoeacutelectronique par un proceacutedeacutede digestion microbienne ndash influence des choix de conception

Mots-cleacutes Electronique durable recyclage proceacutedeacute microbiologique Laboratoires - Institut deMicroeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique ( IMEP-LAHC GINP-CNRS-UGA-USMB)Minatec ndash Grenoble 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLE Cedex 1 - Institut desGeacuteosciences de lrsquoEnvironnement (IGE CNRS-IRD-UGA-GINP) 70 rue de la Physique Bacirctiment OSUGB BP 53 38 041 GRENOBLE Cedex 09 - Laboratoire de Geacutenie Electrique de Grenoble (G2ElabUGA-CNRS-GINP) Bacirctiment GreEn-ER 21 avenue des martyrs CS 90624 38031 Grenoble Cedex 1Encadrants

XAVIER Pascal pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569MARTINS Jean et SPADINI Lorenzo jeanmartinsuniv-grenoble-alpesfr 0476635604JEANNIN Pierre-Olivier pierre-olivierjeanninuniv-grenoble-alpesfr 04 76 82 64 46

Profil du candidat Bac+5 ou Master en geacutenie des proceacutedeacutes ingeacutenierie biomeacutedicale oubiophysique

Contexte scientifique La BCE a classeacute en 2021 le changement climatique comme un risque1systeacutemique et le reacutecent rapport du GIEC a insisteacute sur le rocircle indiscutable des activiteacuteshumaines dans le changement global Nous devons en effet diviser par plus de trois notreconsommation de ressources fossiles si nous voulons annuler le forccedilage radiatif ce qui reacuteduiraeacutegalement la consommation de toutes les ressources Certaines dentre elles appeleacuteesmateacuteriaux critiques comme certains meacutetaux et terres rares risquent decirctre indisponibles agravecourt terme sur la planegravete Le deacutefi des ingeacutenieurs est donc de concevoir des systegravemes offrantles mecircmes services mais avec des impacts environnementaux diviseacutes au moins par trois Dansle mecircme temps nous ne devons pas chercher agrave accumuler davantage de services pour eacuteviterleffet de rebond Selon un reacutecent rapport du Global Waste Electrical and Electronic (WEEE)Watch nous avons geacuteneacutereacute 536 millions de tonnes de DEEE en 2019 Son volume augmente de

5 par an et lexplosion des objets connecteacutes intelligents ne va pas aider agrave faire baisser ceschiffres Nous avons donc litteacuteralement de lor dans les mains gracircce aux DEEE Il est importantde sassurer que les mateacuteriaux critiques quils contiennent restent le plus longtemps possibledans le circuit Cette eacuteconomie circulaire serait eacuteconomique et bien sucircr respectueuse delenvironnement Objectif geacuteneacuteral du stage et questions de recherche traiteacutees Ce projet vise donc agrave2tendre vers une industrie europeacuteenne autonome et respectueuse de lenvironnement par ledeacuteveloppement dun tout nouveau concept qui met en correacutelation la conception et lareacutecupeacuteration des mateacuteriaux critiques en fin de vie du produit Ce travail prospectif srsquoinscrit eneffet dans la probleacutematique geacuteneacuterale de lrsquoeacutelectronique durable mise en avant agrave Grenoble INPcomme par lrsquoEurope Il est susceptible drsquoecirctre poursuivi en thegravese et servira drsquoamorce pour desmontages de projets au niveau europeacuteen Financeacute par la Feacutedeacuteration Micro-Nano-Technologie(FMNT) de Grenoble il vise agrave initier un travail interdisciplinaire entre eacutelectroniciens etmicrobiologistes pour deacuteterminer quels sont les choix de conception des circuits eacutelectroniquespermettant drsquooptimiser le taux de recyclage des mateacuteriaux critiques (meacutetaux terres rareshellip)dans un proceacutedeacute de reacutecupeacuteration par digestion microbienne tout en eacutevitant une deacutegradationdes performances des dits circuitsTravaux envisageacutes Des essais en conditions statiques seront meneacutes en systegravemes batches3ainsi qursquoen bioreacuteacteurs fermeacutes qui seront mis en place avec un dispositif drsquoagitation et dethermalisation Plusieurs types de bacteacuteries seront aussi utiliseacutes comme par exemple desbacteacuteries modegraveles bien connues au laboratoire comme E coli et C metallidurans CH34 maisaussi des bacteacuteries anaeacuterobies telles que par exemple A ferroxidans Les bacteacuteries serontdrsquoabord cultiveacutees en conditions controcircleacutees puis utiliseacutees agrave des concentrations variables et sousdiffeacuterentes conditions agrave optimiser pour eacutevaluer lrsquoextractibiliteacute des eacuteleacutements drsquointeacuterecirct contenusdans les deacutechets eacutelectroniques eacutetudieacutes Les teneurs en ions meacutetalliques reacutecupeacutereacutes dans leslixiviats des essais batches et dans les effluents des bioreacuteacteurs ainsi que leur speacuteciationchimique seront systeacutematiquement quantifieacutees ICP-OES ou calculeacutees par modeacutelisationgeacuteochimique pour eacutevaluer lrsquoefficaciteacute du processus de biolixiviation Le dispositif eacutelectroniquechoisi pour faire les tests expeacuterimentaux sera un circuit tregraves simple fabriqueacute sur la plateformeCEDMS de lrsquoUGA avec diffeacuterents types de substrats (eacutepoxy ceacuteramique) de boicirctiers de circuitsinteacutegreacutes et de composants avec ou sans vernis eacutepargne La reacutecupeacuteration des meacutetaux tels quele cuivre ou lrsquoor sera testeacutee avec ou sans broyage du circuit et avec diffeacuterentes tailles debroyage Le laquo facteur de meacuterite raquo performances x taux de reacutecupeacuteration des mateacuteriauxcritiques sera calculeacute pour chaque cas et une premiegravere approche drsquoAnalyse de Cycle de Vie(ACV) sera eacutegalement faite avec un outil fourni par lrsquoADEME afin de fournir des eacuteleacutements decomparaison fiables et robustes LrsquoIMEP-LaHC apportera ses compeacutetences en conception ettests de circuits en particulier RF Le G2Elab apportera ses compeacutetences en packaging etanalyse des deacutefaillances des circuits LrsquoIGE apportera ses connaissances et son savoir-fairedans le controcircle des paramegravetres microbiologiques et physico-chimiques des suspensions debacteacuteries et des bioreacuteacteurs et lrsquoanalyse physico-chimique des lixiviatsReacutefeacuterences - Desaunay A and Martins JMF Biosorption of Zinc by metabolically active and4inactive cells of two contrasted Gram-negative bacteria a subcellular distribution approachSubmitted to Intern J Environ Res Pub Health SpecialIssue Microbial BiotechnologyProducts for a Sustainable Bioeconomy - Desaunay A and JMF Martins A physical cell-fractionation approach to assess the surface adsorption and internalization of cadmium byCupriavidus metallidurans CH34 J Haz Mat 273 231-238 2014 - Arda Isildar Biologicalversus chemical leaching of electronic waste for copper and gold recovery EnvironmentalEngineering Universiteacute Paris-Est Universitagrave degli studi (Cassino Italie) 2016 EnglishNNT2016PESC1125 tel-01738056- Jadhav U and Hocheng H Hydrometallurgical Recovery ofMetals from Large Printed Circuit Board Pieces Sci Rep5 14574 doi 101038srep14574(2015) - httpshaluniv-lorrainefrhal-02431903document -

httpswwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC3715747 - Abhilash et al Microbial Processingof Waste Shredded PCBs for Copper Extraction Cum SeparationmdashComparing the Efficacy ofBacterial and Fungal Leaching Kinetics and Yields Metals 2021 11 317httpsdoiorg103390Met11020317

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-30-09-2021Contact pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr

DISPOSITIFS TEacuteRAHERTZ Agrave FORT RENDEMENT POUR LA NANO-EacuteLECTRONIQUE QUANTIQUE (POST-DOC)



IMEP-LAHC CNRS Chambeacutery France Post-doctorant Dispositifs Teacuterahertz agrave fortrendement pour la nano-eacutelectronique quantique Nous recherchons un chercheur post-doctorant

dans le cadre du projet STEPforQubits (Short TeraHertz Electrical Pulses for Qubits) financeacute parlagence ANR

Contexte Les deacuteveloppements les plus reacutecents des circuits eacutelectroniques quantiques reacutealiseacutes agravepartir de gaz deacutelectrons 2D (2DEG) permettent drsquoenvisager la deacutemonstration dexpeacuteriencesdrsquoeacutelectronique quantique dans lesquelles un eacutelectron unique se comporterait comme un photonunique eacutemis dans un systegraveme optique quantique [1] Cependant il est alors neacutecessaire de pouvoirexciter controcircler et deacutetecter un eacutelectron unique avec une preacutecision temporelle de lrsquoordre de lapicoseconde Pour cela nous avons recours agrave loptoeacutelectronique ultra-rapide comme technique degeacuteneacuteration dimpulsions eacutelectriques picosecondes excitant les circuits eacutelectroniques Aujourdhuilutilisation de lasers femtosecondes permet en effet de geacuteneacuterer de telles impulsions qui possegravedentdes composantes freacutequentielles dans la gamme des THz Cette technique est souvent baseacutee sur descommutateurs photoconducteurs en GaAs et est couramment utiliseacutee pour des expeacuteriences dans ledomaine THz [2] Cependant agrave notre connaissance elle na jamais eacuteteacute appliqueacutee avec succegraves agraveleacutetude de circuits eacutelectroniques quantiques Cest pourquoi dans ce projet nous souhaitonsdeacutevelopper une nouvelle approche technologique pour lrsquoeacutelectronique quantique en inteacutegrant descircuits 2DEG agrave des dispositifs optoeacutelectroniques capables de geacuteneacuterer des impulsions eacutelectriquespicoseconde preacutesentant une dureacutee et une amplitude variables en fonction de lrsquoapplicationrechercheacutee

Objectifs du travail postdoctoral Les travaux seront axeacutes sur le deacuteveloppement et lacaracteacuterisation expeacuterimentale de nouveaux dispositifs photoconducteurs agrave fort rendement deconversion baseacutes sur la technologie GaAs La conception de ce composant tire parti des techniquesnano-photoniques et plasmoniques afin daccroicirctre son efficaciteacute [3] Apregraves eacutevaluation de leursperformances les dispositifs seront co-inteacutegreacutes avec un circuit 2DEG afin de deacutemontrer unepremiegravere expeacuterience quantique Collaboration et mise en reacuteseau La recherche sera effectueacutee ausein du groupe PHOTO agrave lIMEP-LAHC Universiteacute Savoie Mont-Blanc agrave Chambeacutery ( en collaborationavec le groupe QuantECA de lInstitut Neel CNRS agrave Grenoble ( Les deux groupes sont reconnus auniveau international et beacuteneacuteficient drsquoeacutequipements en eacutelectronique haute freacutequence lasers bancsTHz instrumentation cryogeacutenique salle blanche et centrale de nanofabrication Profil rechercheacute Nous souhaitons recruter un chercheur titulaire drsquoun doctorat en physique optique ou eacutelectroniqueLe post-doctorant retenu devra avoir une expeacuterience dans au moins un des domaines suivants

Optique THz optique ultrarapide optoeacutelectronique composants semi-conducteurs Il devramontrersa capaciteacute agrave collaborer avec des chercheurs drsquoautres disciplines Pour postuler agrave ce poste mercidrsquoenvoyer votre candidature (fichier PDF unique) agrave J F Roux (voir coordonneacutees ci-dessous) Lacandidature devra preacutesenter une lettre de motivation comprenant un bref exposeacute de vos expeacuteriencespreacutealables votre CV une copie des diplocircmes de master et de doctorat et deux contacts de reacutefeacuterenceDate de deacutebut de contrat automne 2021 Salaire net approximativement 2000 euro par moisDureacutee 18 mois Contact Mr Jean-Francois ROUX jean-francoisrouxuniv-smbfr [1] Bauerle etal 2018 Rep Prog Phys 81 056503 [2] Eusebe et al 2005 JAP 98 033711 [3] Georgiou et al ArXiV20010134

Laboratoire IMEP-LaHc LMGPCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-16-09-2021Contact jean-francoisrouxuniv-smbfr

LOW TEMPERATURE SEMICONDUCTOR LAYER TRANSFER FOR 3DSEQUENTIAL INTEGRATION MATERIALS PHYSICS AND ELECTRICALPERFORMANCES (THEgraveSE)



Low temperature semiconductor layer transfer for 3D sequential integration materialsphysics and electrical performances

The fabrication of integrated circuits with multiple stacked transistor layers or sequential 3Dintegration allows for ultra-dense vertical connectivity tackling wire delay problems and increasethe number of transistors per unit area without requiring costly feature size reduction A majorchallenge for 3D sequential integration is that it requires limiting the thermal budget of top layerdevices processing to ensure the stability of the bottom layer devices At LETI we are developingdifferent alternatives to obtain the top Si layer ldquosubstraterdquo at low temperature (LT) To understandthe physics and qualify the performances of LT substrates a pertinent electrical characterizationmethod is needed With this in mind we have recently developed a new test vehicle configured as adouble-gate pseudo-MOSFET structure (DG-ΨMOSFET [SSE 2021 and INFOS 2021]) anddemonstrate the pertinence of this device for parameter extraction of SOI In another recentlyaccepted communication [VLSI 2021] we report excellent electrical results with advanced devicesintegrated on a first generation of LTSOI These preliminary studies set the basis for the thesis Thework will rely on two major aspects (i) deliver a complete understanding of the new DG-ΨMOSFETdevice behavior and adapted electrical parameters extraction and (ii) use the electrical vehicle andcomplementary physical characterization methods to understand the materials physics for 3Dsubstrate level integration and its compatibility with devices integration The work is organized suchas the fabrication and physical characterization of the substrates and devices will be done in CEA-LETI The electrical characterization of the devices will be done in IMEP-LaHC CEA-LETI inGrenoble capital of the french alps is an institute dedicated to applied research in micro- and nano-technologies information technologies and technologies for healthcare LETI is the privilegedinterface between industry and academia Through research programs using worl-leadingtechnology patforms it ensures the development and industrial transfer of innovative technologiesin a wide range of sectors IMEP-LaHC is a laquo uniteacute mixte de recherche raquo (CNRS Grenoble INP UGA Universiteacute Savoie Mont Blanc) of 110 people strongly committed in research activities relatedto micro- and nano-electronics microphotonics micro- and nano-systems microwaves andmicrowave-photonics Requested skills the candidate must have good knowledge onsemiconductor materials and device physics an experience on technological process on electricalparameter extraction is a plus Shehe must be curious self-motivated and autonomous in order tofully benefit from this collaborative thesis in a highly technological environment Contacts ShayReboh (ShayREBOHceafr) Irina Ionica (IrinaIonicagrenoble-inpfr


CAPTEUR RFID INTEacuteGRABLE DANS DISPOSITIFS IOT (THEgraveSE)


Offre ndegIMEPLAHC-RFM-01-09-2021

PROPOSITION DE SUJET DE THESE EEATS LaboratoireIMEP-LAHC

Capteur RFID inteacutegrable dans dispositifs IOT

Contexte La demande en dispositifs de deacutetection rapide est en tregraves forte progressionnotamment au vu de la crise sanitaire actuelle et de lrsquoalteacuteration de plus en plus preacutesente de laqualiteacute de lrsquoair en ville et en inteacuterieur Ces capteurs permettent de rassurer la population deprendre des deacutecisions et drsquoengager des actions correctives Les cibles peuvent ecirctre biologiques(virus) chimiques (polluants de lrsquoair) physiologiques (diabegravete) Pour un large deacuteploiement cescapteurs sont de plus en plus inteacutegreacutes dans le domaine de lrsquoIOT

Constat 100 des capteurs pour lrsquoIOT sont baseacutes sur de lrsquoeacutelectronique classique Par exemple uncapteur est constitueacute drsquoune surface sensible agrave lrsquoentiteacute agrave deacutetecter drsquoune partie eacutelectronique deacutedieacutee(analogique numeacuterique) drsquoune transmission sans fil et drsquoun lecteur deacutedieacute associeacute agrave un programmeinformatique de restitution des reacutesultats Ceci repreacutesente des couts de production importants unprotocole de recyclage des composants complexe et surtout autant de type de capteurs que decibles Une approche simplifieacutee permettrait une plus large utilisation de capteurs et des beacuteneacuteficesassocieacutes

Approche innovante Nous proposons de remplacer toute la chaine deacutecrite ci-dessus par uneantenne RFID Capteur et un simple smartphone eacutequipeacute drsquoun dongle RFID Une antenne RFID estbaseacutee sur un mateacuteriau ayant une constante dieacutelectrique deacutefinie et drsquoune piste conductrice de formevarieacutee Le signal eacutemis (intensiteacute et freacutequence) deacutepend directement de ces deux caracteacuteristiques Uneantenne capteur est une antenne dont le signal va varier aussi bien en termes de deacutecalage enfreacutequence que de modification drsquointensiteacute du signal en fonction drsquoun stimuli physicochimiqueexterne cad le polluant rechercheacute

Strateacutegie Deux axes seront eacutetudieacutes en parallegravele

a) Modification de la partie dieacutelectrique Nous chercherons agrave preacuteparer ou modifier des

mateacuteriaux polymegraveres (ou du papier) pour que leur constante dieacutelectrique puisse varier enfonction de stimuli physicochimique (moleacutecules dans lrsquoair par exemple) Les aspects deseacutelectiviteacute et de quantification du signal RSSI de lrsquoantenne seront eacutetudieacutes en fonction de laconcentration du polluant eacutetudieacuteb) Modification de la partie conductrice Nous chercherons agrave deacutevelopper des encresconductrices transparentes souples et sensibles agrave un polluant deacutefinic) Pour ces deux approches nous veacuterifierons le deacutecalage en freacutequence de lrsquoantenne RFIDcapteur ainsi que la seacutelectiviteacute et la sensibiliteacute par rapport au polluant Une attentionparticuliegravere sera porteacutee sur une possible industrialisation sous forme de rouleaux drsquoantennesRFID capteurs (production agrave large eacutechelle) et de leur circuit de recyclage (deacuteveloppementdurable)

Des reacutesultats preacuteliminaires tregraves encourageants sur la partie dieacutelectrique ont deacutejagrave eacuteteacute obtenus agraveRennes (Olivier Lavastre)

Aspects pluridisciplinaire de la thegravese Le sujet implique aussi bien des mateacuteriaux fonctionnelsque le domaine des antennes et des radio-freacutequences Le candidat sera accompagneacute par OlivierLavastre (Directeur de recherche CNRS) speacutecialiseacute en preacuteparation modification et caracteacuterisation demateacuteriaux et de capteurs de pollution de lrsquoair Le candidat sera aussi co-dirigeacute par Gregory Houzet(Maicirctre de confeacuterences) speacutecialiseacute dans les dispositifs radio freacutequence Le candidat beacuteneacuteficiera detous les eacutequipements preacutesents au sein de lrsquoIMEP-LAHC Des cibles biologiques (virus) pourront aussiecirctre envisageacutees dans le cadre de partenariats avec des eacutequipes de recherche speacutecialiseacutees en Franceet agrave Taiwan La thegravese sera en co-encadreacute eacutegalement par Aurore Denneulin (Maicirctre de confeacuterences)de LG2P speacutecialiseacute dans lrsquoeacutelectronique imprimeacutee

Reacutefeacuterences - Boris Colin Olivier Lavastre Steacutephane Fouquay Guillaume Michaud FreacutedeacutericSimon Olivier Laferte and Jean-Michel Brusson Development of new High-throughput screeningmethod to compare and to detect efficient catalysts for adhesive materials Int J Adhesion andAdhesive 2016 68 pp47-53 - Boris Colin Olivier Lavastre Steacutephane Fouquay GuillaumeMichaud Freacutedeacuteric Simon Olivier Laferte and Jean-Michel Brusson Contactless RamanSpectroscopy-based Monitoring of Physical States of silyl-modifierd Polymers during Cross_LinkingGreen and Sustainable Chemistry 2016 6 pp151-156 - ASSokpor C Da Costa E Baptista OLavastre AC Tarot Classification de mateacuteriaux dieacutelectriques par leur reacuteponse antennaire 14emeJourneacutees Caracteacuterisation Microondes et Mateacuteriaux Calais 23-25 Mars Proceeding 2017 - B ColinO Lavastre S Fouquay G Michaud F Simon J-M Brusson High-Throughput Screening of theAlkoxideOxime-Based Library An Alternative to Organotin Compounds for the AlkoxysilaneCondensation in Adhesives and Sealants ACS Combinatorial Science 2019 ACS 21 (4) pp 300-309

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-RFM-01-09-2021Contact tan-phuvuonggrenoble-inpfr

NANOSTRUCTURATION Agrave TREgraveS FORTE REacuteSOLUTION POUR LA FABRICATIONDE METASURFACES OPTIQUES - APPLICATION Agrave LrsquoIMAGERIE SANSLENTILLE (THEgraveSE)


Offre ndeg20210601_ltm

DESCRIPTION DU SUJET

Les meacutetamateacuteriaux optiques sont des mateacuteriaux structureacutes artificiels dans lesquels les reacutesonanceseacutelectroniques faccedilonnent le flux de lumiegravere Malgreacute des recherches intensives ces 20 derniegraveresanneacutees des mateacuteriaux avec les proprieacuteteacutes optiques souhaiteacutees restent inaccessible pour lrsquoinstant enraison des difficulteacutes agrave fabriquer des structures tridimensionnelles agrave des eacutechelles tregraves infeacuterieures agravela longueur drsquoonde et en raison des pertes de propagation importantes due agrave lrsquoutilisation de meacutetauxavec des reacutesonances plasmoniques Les meacutetasurfaces (2D) sont apparues au cours des 5 derniegraveresanneacutees comme un moyen de surpasser ces pertes de propagation qui limitent les applications Parailleurs ces surfaces peuvent eacuteventuellement ecirctre reacutealiseacutees avec des mateacuteriaux dieacutelectriquesdiminuant encore les pertes optiques reacutesultant de lutilisation de meacutetaux plasmoniques Desdeacutemonstrations remarquables (mais sur petites surfaces) ont montreacute la mise en forme drsquoun frontdonde lholographie et la focalisation de la lumiegravere Crsquoest cette derniegravere application qui nousinteacuteresse Dans ce cas la focalisation est obtenue en faisant varier spatialement la densiteacute desnanoreacutesonateurs optiques

Cependant la fabrication de meacutetasurfaces agrave grande eacutechelle est aujourdrsquohui lente et couteuse caressentiellement baseacutee sur la lithographie par faisceau deacutelectrons Lrsquoauto-organisation de filmsminces de copolymegraveres agrave blocs (BCP) combineacutee agrave la photolithographie pour le guidage agrave denouvelles technologies de gravure plasma plus seacutelectives et au deacutepocirct de mateacuteriaux meacutetalliques etoudieacutelectriques constitue une alternative particuliegraverement attractive pour la fabrication de ce type destructures sur grandes surfaces Lrsquoobjectif de cette thegravese est de deacutemontrer la fabrication demeacutetasurfaces optiques permettant la focalisation de la lumiegravere en utilisantdeacuteveloppant cestechnologies drsquoores et deacutejagrave en grande partie maitriseacutees au LTM En particulier les diffeacuterents pointsabordeacutes seront

Lrsquoauto-organisation de polymegraveres di-blocs lamellaires dans des trancheacutees etperpendiculairement au substrat De tels polymegraveres sont disponibles dans le commerce ouaupregraves de collaborateurs actuels du LTM (Arkema LCPO) Par ailleurs le LTM a deacutejagravedeacutemontreacute agrave plusieurs reprises sa maitrise de lrsquoorganisation de polymegraveres agrave blocs en coucheminces dans plusieurs proceacutedeacutes drsquointeacutegration lieacutes agrave la microeacutelectronique ce qui sera un atoutindeacuteniable iciCes reacuteseaux de lignes seront utiliseacutes dans des proceacutedeacutes de gravure et deacutepocirctremplissageseacutelectif (faciliteacute par la dissemblance chimique des blocs du BCP utiliseacute) afin de produire desreacuteseaux reacuteguliers de nanoreacutesonnateurs placeacutes dans des trancheacutees Une modulation de ladensiteacute de telles trancheacutees contenant les reacutesonnateurs fabriqueacutees selon une symeacutetriecirculaire devrai nous permettre de produire des dispositifs optiques de focalisation de lalumiegravere (illustrations agrave droite) Les motifs obtenus preacutesentant de forts facteurs drsquoaspect (agravecause de la reacutesolution de lrsquoordre de 20 nm) de nouveaux proceacutedeacutes de gravure plasma doiventecirctre mis en œuvre comme les plasmas pulseacutes de type laquo embedded raquo qui commencent agrave ecirctreutiliseacutes dans lrsquoindustrie de la microeacutelectronique pour graver des motifs ayant un fort facteurdrsquoaspect (FinFet lt 10 nm) Un travail fondamental de compreacutehension des interactions

plasmasurface sera neacutecessaire ici pour lever les limitations actuelles de nano-structurationutilisant les BCPsCes surfaces optiquement actives seront caracteacuteriseacutees optiquement pour eacutevalueroptimiserleurs proprieacuteteacutes de focalisation de la lumiegravere (effet laquo lentille plate raquo)Finalement ces lentilles seront impleacutementeacutees sur chacun des pixels drsquoun capteur drsquoimagerie(plus dizaines de MPix surface 2436 mm2) utiliseacute en microscopie holographique (techniqueaussi appeleacutee imagerie laquo lensless raquo) Cette technique est actuellement deacuteveloppeacutee au LTMdans lrsquoeacutequipe micro- et nanotechnologies pour la santeacute Ceci permettra soit drsquoen ameacuteliorerdirectement la reacutesolution (acquisition drsquohologrammes plus reacutesolus) soit drsquoen simplifier la miseen œuvre (pas besoin du calcul optique fastidieux de reconstruction de la phase de lrsquoobjetpuisque lrsquoimage de lrsquoobjet pourrait ecirctre refocaliseacutee directement)

CONTEXTE DANS LE LABORATOIRE

Le sujet proposeacute est ambitieux interdisciplinaire et feacutedeacuterateur au niveau du laboratoire LTM car ilimplique plusieurs eacutequipes (lithographie gravure et santeacute) Il permettrait de valoriser de maniegravereconcregravete les deacuteveloppements reacutecents reacutealiseacutes agrave la fois sur la lithographie par copolymegraveres agrave blocs eten gravure plasma pour lever des verrous de fabrication sur ce type drsquoobjets optiques diffractifs

Lrsquoenjeu socieacutetal du deacuteveloppement drsquoune imagerie bas-coucircthaute reacutesolutiongrand champdrsquoobservationtransportable est tregraves fort car cette meacutethode permettrait de faciliter la meacutedecinedeacutelocaliseacutee comme par exemple pour la caracteacuterisation de micro-organismes et bacteacuteries sur leterrain etou son inteacutegration dans de nouveaux eacutequipements de diagnostic meacutedical

SUJET DE THESE POUR CONTRAT DOCTORAL EEATS Laboratoire Laboratoire des Technologiesde la Microeacutelectronique Directeur de thegravese Martin Kogelschatz Email martinkogelschatzuniv-grenoble-alpesfr Teacutel 04 38 78 56 59 Co-encadrants Marc Zelsmann Gilles Cunge

Laboratoire FMNT LTMCode CEA 20210601_ltmContact martinkogelschatzuniv-grenoble-alpesfr

CAPTEUR PHOTONIQUE INTEacuteGREacute SUR VERRE POUR LA DEacuteTECTION DEVIABILITEacute BACTEacuteRIENNE EN MILIEU AQUEUX POLLUEacute (THEgraveSE)



Sujet de thegravese pour contrat doctoral fleacutecheacute EEATS Capteurphotonique inteacutegreacute sur verre pour la deacutetection de viabiliteacute bacteacuterienne en milieu aqueuxpollueacute Les effets neacutefastes des accidents technologiques et industriels sur la santeacute etlenvironnement amegravenent les pouvoirs publics et le secteur priveacute agrave fournir des moyens adapteacutes auxmesures de ces pollutions Lrsquoincendie de lrsquousine Lubrizol agrave Rouen a par exemple a mis en eacutevidence lalenteur des techniques actuelles puisqursquoil a fallu plusieurs jours pour analyser les premierseacutechantillons des eaux et sols contamineacutes Le deacuteveloppement de capteurs portables et robustesdonnant une image en temps reacuteel de la toxiciteacute de polluants en phase liquide est donc un enjeumajeur Des solutions baseacutees sur la fonctionnalisation de la zone de deacutetection sont geacuteneacuteralementproposeacutee Mais lrsquoemploi de marquages chromogegravenes coucircteux et neacutefastes pour lrsquoenvironnementsup1peacutenalisent grandement la durabiliteacute et lrsquoempreinte environnementale de ces capteurs Lrsquoenjeu estdonc ici de concevoir un capteur inteacutegreacute robuste facilement nettoyable et ne recourant pas agrave unefonctionnalisation de la zone sensible Dans ce contexte lrsquoIMEP-LaHC speacutecialiste des dispositifsphotoniques inteacutegreacutessup2-sup3 et opto-fluidiques4 srsquoest associeacute agrave des laboratoires aux compeacutetencescompleacutementaires pour proposer une solution inteacutegreacutee reposant sur une deacutetection de viabiliteacutebacteacuterienne Les modegraveles bacteacuteriens joueront le rocircle de sentinelle de la pollution du milieu analyseacuteLe consortium est composeacute de speacutecialistes de microbiologie (laboratoires LMSM IGE COBRA) et decapteurs inteacutegreacutes (IMEP-LaHC et G2Elab) Il a pour ambition de concevoir une solution sur substratde verre mateacuteriau pleacutebisciteacute par les biologistes afin dlsquoen exploiter les qualiteacutes de robustessechimique et meacutecanique Ce mateacuteriau bas coucirct est de plus bien connu des biologistes Le capteurenvisageacute co-inteacutegrera deux fonctions optique et eacutelectrique qui eacutevalueront indeacutependamment et defaccedilon redondante la viabiliteacute de solutions bacteacuteriennes contamineacutees par des polluants Lrsquoobjectif decette thegravese est de travailler sur la conception et lrsquooptimisation de la fonction de deacutetection optique ducapteur Il srsquoagit drsquoutiliser une approche originale alliant les atouts de la photonique inteacutegreacuteesur verre et de la dieacutelectrophoregravese (DEP) Un jeu drsquoeacutelectrodes inteacutegreacutees sur le capteur permettra drsquoappliquer une force de dieacutelectrophoregravese pieacutegeant les bacteacuteries agrave deacutetecter sans recouriragrave une couche de fonctionnalisation additionnelle Pour reacutepondre agrave ce deacutefi il sera neacutecessaire detraiter les questions scientifiques suivantes

Dimensionner la fonction de pieacutegeage par DEP des bacteacuteries au voisinage du signal optique ilsrsquoagira notamment concevoir des eacutelectrodes 2D voire 3D permettant de controcircler les gradientsde champ eacutelectriqueTrier des bacteacuteries selon leur viabiliteacute lrsquointensiteacute et la direction de la force de DEP deacutependentde nombreux paramegravetres tels que la freacutequence du signal eacutelectrique lespermittiviteacutes du milieuet de la particule et la forme de cette derniegravere Un modegravele eacutelectromagneacutetique eacutequivalent desbacteacuteries devra ecirctre deacutefini pour exploiter ces effets en vue drsquoune seacuteparation spatiale descellules viables et non viables La validation expeacuterimentale du modegravele par des expeacuteriences surdes microbilles de latex pieacutegeacutees par DEP sera eacutegalement traiteacuteModeacuteliser et optimiser lrsquointeraction eacutelectromagneacutetique drsquoun signal optique guideacute avec lesbacteacuteries pieacutegeacutees en surface du guide drsquoondes les paramegravetres influant sur le recouvrement

entre le signal et le modegravele cellulaire seront notamment identifieacutes

________________________________________________________________ 1 Barik A Otto L M Yoo D JoseJ Johnson T W amp Oh S H (2014) Dielectrophoresisenhanced plasmonic sensing with goldnanohole arrays Nano letters 14(4) 2006-2012 2 Broquin J E (2007) Glass integrated opticsstate of the art and position toward other technologies In Integrated Optics Devices Materials andTechnologies XI (Vol 6475 p 647507) International Society for Optics and Photonics 3 Jordan EGeoffray F Bouchard A Ghibaudo E amp Broquin J E (2015) Development of Tl+Na+ ion-exchanged single-mode waveguides on silicate glass for visible-blue wavelengths applicationsCeramics International 41(6) 7996-8001 4 Allenet T Geoffray F Bucci D Canto F Moisy Pamp Broquin J E (2019) Microsensing of plutonium with a glass optofluidic device OpticalEngineering 58(6) 060502 ___________________________________________________________________ Lalimite de deacutetection et la fiabiliteacute du capteur optique sont drsquoautres points cruciaux agrave prendre enconsideacuterationIl srsquoagira notamment de

Dimensionner les surfaces drsquointeraction entre le signal guideacute et les bacteacuteries pieacutegeacutees etmodeacuteliser les variations drsquoindice de reacutefraction engendreacutees par une variation de laconcentration bacteacuterienne Faire un choix de fonction interfeacuteromeacutetrique et de design permettant de prendre en compteles deacuterives du milieu nutritif des solutions bacteacuteriennesFixer un cahier des charges pour le point de fonctionnement et la plage de lineacuteariteacute ducapteur

Le sujet entend eacutegalement relever un deacutefi de microfabrication gracircce agrave la co-inteacutegration des fonctionsoptique eacutelectrique et microfluidique sur un mecircme substrat de verre La thegravese srsquoachegravevera donc surune tacircche finale drsquointeacutegration et de caracteacuterisation drsquoun dispositif complet gracircce agrave des suspensionsde billes modeacutelisant le comportement dieacutelectrique des bacteacuteries Une ambition forte est drsquoaboutir agraveun prototype autorisant les premiers tests sur des preacutelegravevements environnementaux en collaborantavec les laboratoires du consortium Afin de mener agrave bien ce sujet le(la) doctorant(e) srsquointeacuteresseraau cours de la premiegravere anneacutee aux theacuteories de la photonique inteacutegreacutee et de la DEP Une eacutetudebibliographique fera notamment le point sur le deacuteveloppement des capteurs inteacutegreacutes de deacutetectionbacteacuterienne Des formations aux outils de simulation et aux techniques de microfabrication en salleblanche seront eacutegalement programmeacutees pour accompagner les modeacutelisations des interactions desforces de DEP etou du signal optique avec les modegraveles bacteacuteriens La deuxiegraveme anneacutee deacutemarrerasur les premiers prototypages de fonctions optiques co-inteacutegrant des eacutelectrodes de DEP quineacutecessiteront de se former aux techniques de caracteacuterisation photonique Des premiers prototypesseront fournis aux laboratoires partenaires pour valider le principe de deacutetection sur des eacutechantillonsbiologiques Ce retour drsquoexpeacuterience permettra drsquooptimiser le design de la fonction interfeacuteromeacutetriqueLa co-inteacutegration des trois fonctions optique microfluidique et eacutelectrique ainsi que leurscaracteacuterisations se tiendront agrave cheval sur les deuxiegraveme et troisiegraveme anneacutees La troisiegraveme anneacutee dethegravese verra la fabrication et la caracteacuterisation drsquoun prototype final qui sera valideacute par nos collegraveguesbiochimistes Elle srsquoachegravevera sur la reacutedaction du manuscrit et les publications darticles associeacutes autravail Ce sujet de thegravese a eacuteteacute consideacutereacute comme prioritaire par le conseil scientifique du laboratoireIMEPLaHC Il a eacutegalement obtenu le fleacutechage de lrsquoeacutecole doctorale EEATS Il est donc classeacuteparmi les sujets prioritaires pour lrsquoattribution drsquoune allocation doctorale de rechercheDirectrice de thegravese (70) Elise GHIBAUDO eliseghibaudogrenoble-inpfr - 04 56 52 95 31 Co-encadrant (30) Davide BUCCI davidebucciphelmagrenoble-inpfr 04 56 52 95 39

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-07-04-2021Contact eliseghibaudogrenoble-inpfr

MEacuteTHODES DYNAMIQUES DE DEacuteTECTION BASEacuteES SUR DES DISPOSITIFS AgraveSEMICONDUCTEURS DE LA PREacuteVUE DE CONCEPT AU DEacuteVELOPPEMENTDUN CAPTEUR DYNAMIQUE (THEgraveSE)



Meacutethodes dynamiques de deacutetection baseacutees sur des dispositifs agravesemiconducteurs de la preacutevue de concept au deacuteveloppement dun capteur dynamique Datelimite de candidature 1er Juin 2021 date du deacutebut 1er Octobre 2021 Laboratoire groupe IMEP-LAHCCMNE Contacts - Christoforos THEODOROU(christoforostheodorougrenoble-inpfr) - Irina IONICA (IrinaIonicagrenoble-inpfr) In the widefamily of the bio-chemical sensors the ISFETs (Ion Sensing Field Effect Transistors) occupy a placeof honor thanks to their multiple advantages for example in terms of miniaturization sensitivity co-integration with reading circuitry etc [1] The working principle of such a device is based on the shiftof the threshold voltage of the transistor due to the intentional addition of charges-to-be-detected inthe proximity of its channel [1] The resulting conductivity modulation is then measured in (quasi)-static conditions in which externally applied bias are slow enough and the device is assumed atequilibrium at every measurement point This is the principle of the so-called lsquocharge-based sensorsrsquo(CBS) Despite their certain advantages and simplicity of operation the CBSrsquo sensitivity is bydefinition limited by the amount of charge of the deposited particles with regards to the minimumdetectable charge which is in turn limited by the electrical parameters of the device and by biasingFurthermore the selectivity of CBS ie the capacity of distinguishing between different types ofparticles is almost non-existing (if the surface is not chemically functionalized) because many typesof particles can have exactly the same amount of charge To overcome these two drawbacks of CBS(minimum sensitivity and no selectivity) various alternative approaches have been suggested in therecent literature having a core element in common they all use dynamic effects instead of static asa means for detection This thesis will address two main methods of dynamic sensing

The lsquoout-of-equilibrium potentialrsquo method (co-developed by members of CMNE in IMEP-LAHC1[2]) The interest of monitoring out-of-equilibrium instead of static current resides in the factthat the potential signature is very strong in a region where the current level is very small andnoisy This allows the creation of very low voltagepower sensors with potential sensitivityenhancement thanks to the dynamic reading The aim here will be to go from a simple proof-of-concept of such a response to a realistic sensor design with improved figures of meritFrom a more fundamental point of view the study involves a full understanding and modelingof the mechanisms that create the potential barriers at the contacts and that are responsiblefor the out-of-equilibrium response This can be also an advantage for applications sinceunlike most of the methods that need optimized ohmic contacts for the out-ofequilibriumphenomena Schottky barriers provoke and enhance the potential responseThe lsquofluctuation-enhanced sensingrsquo (FES) method This principle is based on the effects of2dynamic interaction between device surface traps and electrons of deposited moleculesleading to a unique characteristic low-frequency noise spectrum for each sensing target [3]hence enabling the selectivity aspect in ISFET sensing In other studies [4] a similar conceptis used taking advantage of the modulation in a traprsquos occupancy andor electrostatic impact

This thesis aims to re-examine in a systematic way the claims of these publications clearlyidentify the advantages of FES against CBS in order to avoid misconceptions and test thefeasibility of FES for a variety of microelectronic devicesboth in-home fabricated ones (suchas Pseudo-MOSETs on SOI) and from collaborators (such as NanowireNanoNetNanoRibbonFETs Si Nanogauges) A whole new field of alternative sensing applications using noise or out-of-equilibrium effects as means of detection is open for exploration while at the same timefundamental research around these phenomena is needed in order to scientifically prove thefeasibility and innovation of every approach This thesis aims to respond to these challengesand showcasepropose the development of novel lsquodynamicrsquo sensors Additionally a real benchmark of these methods will allow identifying the strength and best applications of each oneThe candidate must have a very good background in semiconductor physics andcharacterization of semiconductor devices Knowledge of concepts in bio-chemical sensing willbe a plus The research will cover fabrication and functionalization electrical characterizationmethods as well as modeling and simulation aspects The thesis will benefit from a richcollaboration environment and possibility of benchmark with wide variety of methods anddevices The candidate must have very good academic record with high grades

[1] N Moser et al httpdxdoiorg101109JSEN20162585920 P Bergveldhttpdxdoiorg101016S0925-4005(02)00301-5 [2] L Benea et alhttpdxdoiorg101109JSEN20203008133 [3] L B Kish et alhttpsdoiorg101109TNANO20112105277 S Rumyantsev et alhttpsdoiorg101109JSEN20132251627 [4] J Li et al httpsdoiorg101021nl5010724 YKutovyi et al httpsdoiorg101021acsnanolett8b03508


SURFACES Agrave MOUILLABILITEacute CONTROcircLEacuteE POUR LA CONDENSATIONRENFORCEacuteE DrsquoEAU (THEgraveSE)


Offre ndeg20210325

Description du sujet de thegravese

Les surfaces agrave mouillabiliteacute controcircleacutee permettent de favoriser ou drsquoeacuteviter la condensation drsquoeaulorsque lrsquoeacutechantillon est soumis agrave un flux de type brumeux Le ressourcement en eau est un enjeuplaneacutetaire et il convient degraves aujourdrsquohui drsquoenvisager toutes les solutions possibles pour favoriser unaccegraves agrave lrsquoeau dans les reacutegions arides Il est connu par lrsquoeacutetude de certains insectes (tel le scarabeacutee dela figure) et de plantes vivants dans des deacuteserts que des surfaces qui combinent diffeacuterentesmouillabiliteacutes permettent drsquoaugmenter la collection drsquoeau de condensation Ces surfaces combinentagrave la fois des zones superhydrophobes et des zones hydrophiles ou superhydrophiles Des eacutetudesmeneacutees en laboratoire montrent la possibiliteacute de reacutecolter jusqursquoagrave 5 g drsquoeau par cmsup2 par heure Celasemble peu mais agrave lrsquoeacutechelle drsquoune surface de 10 cm de cocircteacute crsquoest un demi litre qui peut ainsi ecirctrereacutecupeacutereacute en 1 heure A lrsquoeacutechelle internationale plusieurs laboratoires eacutetudient maintenant ce typede surface mais chaque eacutequipe propose une technologie diffeacuterente un type de surface et il estdifficile drsquoen deacuteduire des conclusions fiables sur le type et les morphologies les plus optimales pourameacuteliorer le taux de collection La mouillabiliteacute controcircleacutee localement peut ecirctre obtenue parfonctionnalisation de surface localiseacutee agrave lrsquoaide drsquoagents hydrophobe hydrophile mais eacutegalement agravelrsquoaide de motifs obtenus dans un mecircme mateacuteriau dont les dimensions et la peacuteriode peut ecirctreoptimiseacutee Des reacutesultats preacuteliminaires ont deacutejagrave eacuteteacute meneacutees au laboratoire sur le controcircle de lamouillabiliteacute de diffeacuterentes surfaces Les technologies employeacutees sont baseacutees sur lrsquoutilisation detechniques de lithographie optique ou par nanoimpression potentiellement combineacutees agrave un plasmaqui permet agrave la fois de rendre la surface plus rugueuse mais aussi de la modifier chimiquement parexemple par lrsquoadsorption de fluor pour en augmenter lrsquohydrophobie Ces surfaces ont aussi bien eacuteteacutereacutealiseacutees sur substrat rigide que polymegravere flexible Elles ont montreacute une variation significative de lamouillabiliteacute et nous sommes capables agrave partir drsquoun mecircme mateacuteriau de base de creacuteer une surfacesuperhydrophile ou superhydrophobe

Objectif de la thegravese

Lrsquoobjectif de la thegravese est de combiner sur une mecircme surface des zones de mouillabiliteacute diffeacuterente etdrsquoeacutetudier le comportement de lrsquoeau en terme de condensation sous un brouillard afin drsquooptimiser leplus possible le rendement de collecte Les approches seront donc agrave la fois technologiques aveclrsquoaspect applicatif drsquooptimisation du taux de collecte drsquoeau mais eacutegalement plus fondamentales aveclrsquoeacutetude du comportement dynamique des gouttes sur ce type de surface Lrsquointeacuterecirct de cette thegravese parrapport agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart sera drsquoapporter des reacuteponses quant agrave la morphologie optimale du substratpour obtenir un fort taux de collecte Un prototype de banc de caracteacuterisation expeacuterimental a eacuteteacutemonteacute au LTM afin de pouvoir mener agrave bien cette eacutetude Des reacutesultats preacuteliminaires ont montreacute desrendements de collecte fortement deacutependant de la fonctionnalisation ou non de la surface drsquouneacutechantillon non structureacute

Leacutequipe Minasee du LTM et les eacutequipements

Lrsquoatout de lrsquoeacutequipe Minasee du LTM est sa capaciteacute agrave mettre en oeuvre diverses technologies pour lecontrocircle de la mouillabiliteacute locale drsquoune surface mais eacutegalement le regroupement drsquoexpertises dansle domaine des diffeacuterents mateacuteriaux susceptibles drsquoecirctre mis en concurrence pour reacutepondre agrave la

question ci-dessus polymegravere flexibles pour le controcircle de rugositeacute reacutesines nanocomposites delithographie pour la localisation de la mouillabiliteacute copolymegraveres agrave blocs pour lrsquoauto-organisation agraveforte reacutesolution de cette mouillabiliteacute controcircleacutee hellip Aucune eacutequipe agrave lrsquoheure actuelle nrsquoa desmoyenscompeacutetences aussi varieacutes agrave mettre en commun Le doctorant aura accegraves agrave lrsquoensemble desplateformes technologiques du LTM et des plateformes voisines auxquelles le laboratoire a accegraves enparticulier celle du LETI Il sera inteacutegreacute au pocircle MINASEE sera encadreacute et accompagneacute par lesdiffeacuterents chercheurs du pocircle La diversiteacute des mateacuteriaux et technologies envisageacutees lui permettrontdrsquoavoir de nombreux contacts avec lrsquoensemble des doctorantspost doctorants du LTM

Encadrement

Directeur de thegravese Ceacutecile Gourgon Co-encadrant Jean Herveacute Tortai

Laboratoire drsquoaccueil

Laboratoire des Technologies de la Microeacutelectronique (LTM) Equipe MIcroNAno technologies pourla santeacute lrsquoEnergie et lrsquoEnvironnement (MINASEE)

Localisation

LTM 17 R des Martyrs ndash 38054 Grenoble Cedex ndash sur site CEA Minatec

Candidature

Envoyer CV et lettre de motivation agrave Ceacutecile Gourgon cecilegourgonceafr et Jean Herveacute Tortaijean-hervetortaiceafr

Laboratoire FMNT LTMCode CEA 20210325Contact cecilegourgonceafr

CONCEPTION DE MEacuteMOIRE MAGNEacuteTIQUE ASYNCHRONE NON-VOLATILE(POST-DOC)



Dans le contexte applicatif de lrsquointernet des objets (IoT) et des systegravemes CyberPhysiques (CPS) lessystegravemes laquo Normally off raquo sont principalement dans un eacutetat de veille et attendent des eacuteveacutenementsdeacuteclencheurs tels que des reacuteveils sur compte agrave rebours des deacutepassements de seuil des reacuteveilseacutelectromagneacutetiques ou encore des variations dans leurs environnements eacutenergeacutetiques pour semettre en marche Afin de reacuteduire leur consommation ou par manque drsquoeacutenergie le systegraveme coupelrsquoalimentation de la plupart de ses composants durant cette veille Afin de conserver les informationspreacutesentes en meacutemoire nous proposons de deacutevelopper une meacutemoire non-volatile embarqueacutee Lestechnologies de stockage magneacutetiques sont prometteuses afin drsquoatteindre tant une faibleconsommation qursquoune rapiditeacute drsquoaccegraves aux donneacutees De plus agrave cause du comportement transitoirede ces systegravemes qui passent souvent de la veille agrave la marche et vice versa la logique asynchrone estnaturellement envisageacutee pour impleacutementer la logique numeacuterique Ce sujet vise ainsi la conceptiondrsquoune meacutemoire SRAM magneacutetique asynchrone dans un proceacutedeacute de fabrication 28nm Le composantmeacutemoire devrait ecirctre deacuteveloppeacute jusqursquoau dessin des masques afin drsquoecirctre caracteacuteriseacute enconsommation et temps drsquoaccegraves et de pouvoir ecirctre inteacutegreacute efficacement avec un processeurasynchrone Repousser les limites de lrsquoeacutetat de lrsquoart en proposer un tel composant permettradrsquoenvisager des avanceacutees consideacuterables dans le monde des systegravemes autonomes

Laboratoire DACLE LetiCode CEA PsD-DRT-20-0069Contact jean-fredericchristmannceafr

CIRCUITS HYBRIDES CMOS SPINTRONIQUE POUR LE CALCULDOPTIMISATION (POST-DOC)



Le sujet proposeacute srsquoinscrit dans le contexte de la recherche dacceacuteleacuterateurs hardware pour lareacutesolution de problegravemes drsquooptimisation NP-difficiles De tels problegravemes dont la reacutesolution exacte entemps polynomial est hors de porteacutee des machines de Turing deacuteterministes trouvent desapplications dans divers domaines tels que les opeacuterations logistiques le design de circuits (egplacement-routage) le diagnostic meacutedical la gestion de reacuteseaux intelligents (eg smart grid) lastrateacutegie de management etc Lapproche consideacutereacutee sinspire du modegravele dIsing et repose surleacutevolution de la configuration des eacutetats binaires dun reacuteseau de neurones artificiels Dans le butdameacuteliorer la preacutecision du reacutesultat ainsi que la vitesse de convergence les eacuteleacutements du reacuteseaupeuvent beacuteneacuteficier dune source daleacuteas intrinsegraveque ajustable Des preuves de concept reacutecentessoulignent linteacuterecirct de mateacuterialiser de tels neurones via la reacutesistance de jonctionssuperparamagneacutetiques Les objectifs principaux sont la simulation le dimensionnement puis lafabrication de reacuteseaux deacuteleacutements hybrides associant la circuiterie CMOS agrave des jonctions tunnelmagneacutetiques Les veacutehicules de test seront ensuite caracteacuteriseacutes en vue de deacutemontrer leurfonctionnaliteacute Ces travaux seffectueront dans le cadre dune collaboration scientifique entre leCEA-Leti et Spintec

Laboratoire DCOS LetiCode CEA PsD-DRT-21-0025Contact louishutinceafr

MODEacuteLISATION MULTI-EacuteCHELLE DE LrsquoENVIRONNEMENTEacuteLECTROMAGNEacuteTIQUE DE BITS QUANTIQUES (POST-DOC)



Dans un futur proche lrsquoinformatique quantique est susceptible de conduire agrave des perceacutees majeuresdans le monde du calcul haute performance et des communications crypteacutees Parmi les diffeacuterentesapproches baseacutees sur les semi-conducteurs lrsquoutilisation de bits quantiques de spin sur silicium(qubit) est une approche prometteuse puisqursquoelle preacutesente une forte compaciteacute doteacutee drsquoun longtemps de coheacuterence dune fideacuteliteacute eacuteleveacutee et dune rotation rapide du spin [Maurand2016][Meunier2019] Un deacutefi majeur actuel dans le cadre drsquoune matrice de qubits est drsquoatteindre uncontrocircle individualiseacute Une matrice de qubits forme un systegraveme ouvert compact ougrave chaque qubit nepeut ecirctre consideacutereacute comme isoleacute car deacutependant de lrsquoagencement des autres qubits de leur reacuteseaudrsquointerconnexions et de lrsquoempilement du back-end-of-line Lrsquoobjectif principal du post-doc est dedeacutevelopper plusieurs impleacutementations pour le controcircle de spin dans les matrices 2D de qubits enutilisant des simulations eacutelectromagneacutetiques (EM) allant de lrsquoeacutechelle nanomeacutetrique (qubit unitaire) agravelrsquoeacutechelle millimeacutetrique (reacuteseau interconnecteacute) Le candidat aura pour mission de i) caracteacuteriser desstructures de test RF (radiofreacutequence) agrave tempeacuterature cryogeacutenique en utilisant des eacutequipements depointe et comparer les reacutesultats obtenus avec des simulations EM speacutecifiques ii) eacutevaluer lrsquoefficaciteacutedu controcircle du spin et reacutealiser une optimisation multi-eacutechelle allant du qubit unitaire au reacuteseau dequbits [Niquet2020] iii) inteacutegrer le controcircle RF du spin dans le cadre drsquoun reacuteseau 2D de qubitsutilisant les technologies silicium du CEA-LETI Le candidat aura de solides bases en RF et enmicroeacutelectronique ainsi qursquoune expeacuterience de recherche en simulation EM en caracteacuterisation RF eten conception de structures de test Ces travaux srsquoeffectueront dans le cadre drsquoun projet decollaboration tripartite dynamique ente le CEA-LETI le CEA-IRIG et le CNRS-Institut Neacuteel (ERCldquoQucuberdquo)

Laboratoire DCOS LetiCode CEA PsD-DRT-21-0027Contact helenejacquinotceafr

CONCEPTION DE CIRCUIT DIGITAUX POUR LE CALCUL DANS LES MEacuteMOIRESNON-VOLATILES REacuteSISTIVES (POST-DOC)



Pour reacutepondre agrave diffeacuterents enjeux scientifiques et socieacutetaux les circuits inteacutegreacutes de demain doiventgagner en efficaciteacute eacutenergeacutetique Or la majoriteacute de leur eacutenergie est aujourdrsquohui consommeacutee par lestransferts de donneacutees entre les blocs meacutemoire et logique dans des architectures circuit de type Von-Neumann Une solution eacutemergente et disruptive agrave ce problegraveme consiste agrave rendre possible des calculsdirectement dans la meacutemoire (laquo In-Memory-Computing raquo) Les nouvelles technologies de meacutemoiresreacutesistives non-volatiles et de transistors agrave nanofils de silicium deacuteveloppeacutees au LETI et inteacutegreacutees en3D permettraient de proposer pour la premiegravere fois une solution technologique performante etviable agrave un calcul intensif dans la meacutemoire Un projet transverse a commenceacute sur le sujet au Leti delrsquoapplication agrave lrsquoimpleacutementation technologique en passant par le logiciel et le circuit Le but est decreacuteer des nano-fonctionnaliteacutes en mixant agrave tregraves faible eacutechelle des dispositifs logiques et meacutemoires agravetregraves grande densiteacute et tregraves grosses capaciteacutes [ArXiv 201200061] Un acceacuteleacuterateur circuit de In-Memory-Computing sera conccedilu et fabriqueacute au Leti permettant drsquoameacuteliorer les performanceseacutenergeacutetique drsquoun facteur 20 par rapport agrave un circuit Von-Neumann de lrsquoeacutetat de lrsquoart

Laboratoire DCOS LetiCode CEA PsD-DRT-21-0049Contact francoisandrieuceafr

ARCHITECTURE NUMEacuteRIQUE DE CONTROcircLE DE QUBITS PASSANT AgraveLrsquoEacuteCHELLE POUR LrsquoORDINATEUR QUANTIQUE (POST-DOC)



Le passage agrave lrsquoeacutechelle de lrsquoacceacuteleacuterateur quantique agrave plusieurs centaines de Qubits impose de revoirlrsquoarchitecture de controcircle de la matrice en la reacutepartissant entre les parties cryogeacuteniques (sub-K et4K) et lrsquoexteacuterieur du cryostat agrave tempeacuterature ambiante En effet un certain nombre de contrainteslieacutees agrave lrsquoutilisation drsquoun cryostat (thermiques meacutecaniques) et aux proprieacuteteacutes des Qubits (nombrefideacuteliteacute topologie) influent sur les choix architecturaux tels que le controcircle des Qubits le jeudrsquoinstructions le stockage des mesures le paralleacutelisme des opeacuterations ou la communication entreles diffeacuterentes parties de lrsquoacceacuteleacuterateur par exemple Lrsquoobjectif de ce post-doctorat est de deacutefinirlrsquoarchitecture hors-cryostat agrave moyen (100-1000 Qubits) et long terme (plus de 10 000 Qubits) enpartant des interfaces logicielles existantes dans les intergiciels de programmation quantique et enprenant en compte les contraintes du reacuteseau de Qubits physiques deacuteveloppeacute au LETI

Laboratoire DACLE LetiCode CEA PsD-DRT-20-0116Contact ericguthmullerceafr

DEacuteVELOPPEMENT DES TECHNIQUES DE MICROSCOPIE Agrave FORCE ATOMIQUEPOUR LA CARACTEacuteRISATION DE MATEacuteRIAUX PIEacuteZO-EacuteLECTRIQUES SEMI-CONDUCTEURS - APPLICATIONS EN CONVERSION DrsquoEacuteNERGIE (POST-DOC)



Sujet de Post-doctorat Deacuteveloppement des techniques deMicroscopie agrave Force Atomique pour la caracteacuterisation de mateacuteriaux pieacutezo-eacutelectriques semi-conducteurs - Applications en conversion drsquoeacutenergie IMEP-LaHC MINATEC Grenoble -France

Mots clefs AFM Physique du semi-conducteur et technologie Nanotechnologies Nano filsPieacutezoeacutelectriciteacute simulation multi-physique Description du projet Les nanofils (NF) pieacutezo-eacutelectriques semi-conducteurs (GaN et ZnO entre autres) preacutesentent des proprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriquesameacutelioreacutees par rapport aux couches minces et au mateacuteriau massif du fait de leur plus grandeflexibiliteacute et de leur sensibiliteacute agrave des forces plus faibles Une ameacutelioration intrinsegraveque descoefficients pieacutezoeacutelectriques a eacutegalement eacuteteacute identifieacutee par de reacutecentes eacutetudes theacuteoriques etexpeacuterimentales [1 2] Ces NFs peuvent ecirctre inteacutegreacutes dans de nano-composites (formeacutes de NFsenglobeacutes dans une matrice dieacutelectrique) Des eacutetudes theacuteoriques tregraves reacutecentes dans notre eacutequipemontrent que ces nano-composites peuvent preacutesenter des performances ameacutelioreacutees par rapport auxcouches minces [3 4] Ce type de mateacuteriau est donc tregraves inteacuteressant pour diffeacuterentes applicationsinnovantes par exemple de type capteur et reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie meacutecanique [5 6 7] Laperformance pieacutezo-eacutelectrique de ces nanostructures est fortement affecteacutee par ses proprieacuteteacutessemiconductrices [4 8] Il est donc tregraves important de consideacuterer les eacutetats de surface et dopage dansles modegraveles theacuteoriques et dans les caracteacuterisations eacutelectromeacutecaniques Une de ces meacutethodes decaracteacuterisation est la Microscopie agrave Force Atomique (AFM) ougrave des modes diffeacuterents incluant lesplus avanceacutes peuvent ecirctre utiliseacutes simultaneacutement pour caracteacuteriser les proprieacuteteacutes eacutelectriquesmeacutecaniques et eacutelectromeacutecaniques de couches minces et nanostructures pieacutezo-eacutelectriques [9 10]Lela candidat(e) travaillera sur la caracteacuterisation AFM de couches minces et nanostructures (GaNet ZnO entre autres) avec lrsquoappui de plusieurs projets europeacuteens et nationaux IlElle contribuera audeacuteveloppement de nouvelles techniques AFM accompagneacutees de simulations theacuteoriques et agravelrsquoeacutevaluation de ces nanostructures pour des applications innovantes En fonction de son expertiselela candidat(e) participera au co-encadrement des eacutetudiants de niveau Master et Thegravese surplusieurs activiteacutes au sein du groupe notamment (i) la caracteacuterisation de nanofils et nano-composites en utilisant des techniques AFM puis (ii) la simulation multi-physique de nanostructureset du nano-composite en utilisant des logiciels de simulation commerciaux FEM (par exempleCOMSOL Multiphysique) Lela candidat(e) acquerra ou renforcera son expertise dans les domainesde (i) la conversion drsquoeacutenergie agrave base de mateacuteriaux pieacutezoeacutelectriques (ii) les techniques AFM (iii) lacaracteacuterisation eacutelectromeacutecanique des nanofils (iv) le design et la simulation des transducteurs agrave basede nanofils semiconducteurs pieacutezoeacutelectriques (v) lrsquoencadrement drsquoeacutetudiants Reacutefeacuterences [1] X XuA Potieacute R Songmuang JW Lee T Baron B Salem and L Montegraves Nanotechnology 22 (2011) [2]H D Espinosa R A Bernal M Minary‐Jolandan Adv Mater 24 (2012) [3] R Tao G Ardila L

Montegraves M Mouis Nano Energy 14 (2015) [4] R Tao M Mouis G Ardila Adv Elec Mat 4 (2018)[5] S Lee R Hinchet Y Lee Y Yang Z H Lin G Ardila et al Adv Func Mater 24 (2014) [6] RHinchet S Lee G Ardila L Montegraves M Mouis Z L Wang Adv Funct Mater 24 (2014) [7] MParmar EAAL Perez G Ardila et al Nano Energy 56 (2019) [8] C H Wang et al 4 Adv EnergyMat (2014) [9] YS Zhou R Hinchet Y Yang G Ardila et al 25 Adv Mater (2013) [10] Q C BuiG Ardila et al 12 ACS Appl Mater Interfaces (2020) Deacutetails Compeacutetences requises Lecandidat doit ecirctre titulaire drsquoun doctorat en physique physique appliqueacutee ou geacutenieeacutelectriqueeacutelectronique et doit avoir des bases solides dans un ou plusieurs de ces domaines physique du semi-conducteur Microscopie agrave Force Atomique (AFM) simulation par eacuteleacutements finis(FEM) techniques de salle blanche et caracteacuterisations associeacutees (SEM etc) Un bon niveaudrsquoanglais est neacutecessaire Lieu IMEP-LAHC Minatec Grenoble Deacutebut du contrat FeacutevrierMars2021 Dureacutee du contrat 1 an eacuteventuellement renouvelable Encadrant Gustavo Ardila(ardilargminatecgrenoble-inpfr) Laboratoire de recherche LrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dans lecentre drsquoinnovation de Minatec Il collabore avec de nombreux laboratoires nationaux et eacutetrangersainsi qursquoavec plusieurs grands industriels des centres microeacutelectroniques preacuteindustriels et PMEsLeLa post-doctorant(te) travaillera au sein de lrsquoeacutequipe Composants Micro Nano Electroniques dansle groupe Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves aux plateformes technologiques(salle blanche) et de caracteacuterisation du laboratoire Contacts Gustavo ARDILAardilargminatecgrenoble-inpfr +33456529532

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-CMNE-04-01-2021Contact ardilargminatecgrenoble-inpfr



Offre ndeg20201215

Description du projet

Les nanofils (NF) pieacutezo-eacutelectriques semi-conducteurs (GaN et ZnO entre autres) preacutesentent desproprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriques ameacutelioreacutees par rapport aux couches minces et au mateacuteriau massif dufait de leur plus grande flexibiliteacute et de leur sensibiliteacute agrave des forces plus faibles Une ameacuteliorationintrinsegraveque des coefficients pieacutezoeacutelectriques a eacutegalement eacuteteacute identifieacutee par de reacutecentes eacutetudestheacuteoriques et expeacuterimentales [1 2] Ces NFs peuvent ecirctre inteacutegreacutes dans de nano-composites (formeacutesde NFs englobeacutes dans une matrice dieacutelectrique) Des eacutetudes theacuteoriques tregraves reacutecentes dans notreeacutequipe montrent que ces nano-composites peuvent preacutesenter des performances ameacutelioreacutees parrapport aux couches minces [3 4] Ce type de mateacuteriau est donc tregraves inteacuteressant pour diffeacuterentesapplications innovantes par exemple de type capteur et reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie meacutecanique [5 6 7]La performance pieacutezo-eacutelectrique de ces nanostructures est fortement affecteacutee par ses proprieacuteteacutessemi-conductrices [4 8] Il est donc tregraves important de consideacuterer les eacutetats de surface et dopage dansles modegraveles theacuteoriques et dans les caracteacuterisations eacutelectromeacutecaniques Une de ces meacutethodes decaracteacuterisation est la Microscopie agrave Force Atomique (AFM) ougrave des modes diffeacuterents incluant lesplus avanceacutes peuvent ecirctre utiliseacutes simultaneacutement pour caracteacuteriser les proprieacuteteacutes eacutelectriquesmeacutecaniques et eacutelectromeacutecaniques de couches minces et nanostructures pieacutezo-eacutelectriques [9 10]Lela candidat(e) travaillera sur la caracteacuterisation AFM de couches minces et nanostructures (GaNet ZnO entre autres) avec lrsquoappui de plusieurs projets europeacuteens et nationaux IlElle contribuera audeacuteveloppement de nouvelles techniques AFM accompagneacutees de simulations theacuteoriques et agravelrsquoeacutevaluation de ces nanostructures pour des applications innovantes En fonction de son expertiselela candidat(e) participera au co-encadrement des eacutetudiants de niveau Master et Thegravese surplusieurs activiteacutes au sein du groupe notamment (i) la caracteacuterisation de nanofils et nano-composites en utilisant des techniques AFM puis (ii) la simulation multi-physique de nanostructureset du nano-composite en utilisant des logiciels de simulation commerciaux FEM (par exempleCOMSOL Multiphysique) Lela candidat(e) acquerra ou renforcera son expertise dans les domainesde (i) la conversion drsquoeacutenergie agrave base de mateacuteriaux pieacutezoeacutelectriques (ii) les techniques AFM (iii) lacaracteacuterisation eacutelectromeacutecanique des nanofils (iv) le design et la simulation des transducteurs agrave basede nanofils semiconducteurs pieacutezoeacutelectriques (v) lrsquoencadrement drsquoeacutetudiants Reacutefeacuterences [1] X XuA Potieacute R Songmuang JW Lee T Baron B Salem and L Montegraves Nanotechnology 22 (2011) [2]H D Espinosa R A Bernal M Minary‐Jolandan Adv Mater 24 (2012) [3] R Tao G Ardila LMontegraves M Mouis Nano Energy 14 (2015) [4] R Tao M Mouis G Ardila Adv Elec Mat 4 (2018)[5] S Lee R Hinchet Y Lee Y Yang Z H Lin G Ardila et al Adv Func Mater 24 (2014) [6] RHinchet S Lee G Ardila L Montegraves M Mouis Z L Wang Adv Funct Mater 24 (2014) [7] MParmar EAAL Perez G Ardila et al Nano Energy 56 (2019) [8] C H Wang et al 4 Adv EnergyMat (2014) [9] YS Zhou R Hinchet Y Yang G Ardila et al 25 Adv Mater (2013) [10] Q C BuiG Ardila et al 12 ACS Appl Mater Interfaces (2020)

Deacutetails

Compeacutetences requises Le candidat doit ecirctre titulaire drsquoun doctorat en physique physiqueappliqueacutee ou geacutenie eacutelectriqueeacutelectronique et doit avoir des bases solides dans un ou plusieurs de

ces domaines physique du semi-conducteur Microscopie agrave Force Atomique (AFM) simulation pareacuteleacutements finis (FEM) techniques de salle blanche et caracteacuterisations associeacutees (SEM etc) Un bonniveau drsquoanglais est neacutecessaire Lieu IMEP-LAHC Minatec Grenoble Deacutebut du contrat FeacutevrierMars 2021 Dureacutee du contrat 1 an eacuteventuellement renouvelable Encadrant GustavoArdila (ardilargminatecgrenoble-inpfr) +33456529532 Laboratoire de recherche IMEP-LAHC MINATEC Grenoble (httpwwwimep-lahcgrenoble-inpfr) LrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dansle centre drsquoinnovation de Minatec Il collabore avec de nombreux laboratoires nationaux et eacutetrangersainsi qursquoavec plusieurs grands industriels des centres microeacutelectroniques preacuteindustriels et PMEsLeLa post-doctorant(te) travaillera au sein de lrsquoeacutequipe Composants Micro Nano Electroniques dansle groupe Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves aux plateformes technologiques(salle blanche) et de caracteacuterisation du laboratoire

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA 20201215Contact ardilargminatecgrenoble-inpfr

CARACTEacuteRISATION EXPEacuteRIMENTALE DUN RAYONNEMENT TEacuteRAHERTZOBTENU PAR BATTEMENT DE DEUX LASERS INTEacuteGREacuteS (STAGE)



Sujet de stage de Master 2- projet de fin drsquoeacutetude ingeacutenieur aulaboratoire IMEP-LAHC ndash UMR 5130 CNRS

Caracteacuterisation expeacuterimentale dun rayonnement Teacuterahertz obtenu par battement de deuxlasers inteacutegreacutes

CONTEXTE Depuis une vingtaine drsquoanneacutees la recherche dans le domaine des ondes teacuterahertz (1THz = 1012 Hz ou λ= 300 μm) situeacute entre lrsquoinfra-rouge lointain et les radiofreacutequences a connu unessor tregraves important touchant de nombreux domaines scientifiques Cet inteacuterecirct croissant a permislrsquoeacutemergence de nombreuses solutions technologiques parmi lesquelles la photonique etlrsquooptoeacutelectronique jouent un rocircle important pour la reacutealisation de sources et de deacutetecteurs THz desystegravemes de spectroscopie ou de transmission Par exemple les applications dans le domaine desteacuteleacutecommunications sont prometteuses puisque la transmission drsquoinformations agrave un deacutebit tregraves eacuteleveacute(gt 100 Gbitss) sur des freacutequences porteuses agrave 300 GHz a eacuteteacute deacutemontreacutee reacutecemment Aussi cettetechnologie pourrait-elle ecirctre au coeur des futures teacuteleacutecommunications sans fil agrave tregraves hautesperformances Un des enjeux dans ce domaine est drsquoassurer la compatibiliteacute des technologiesemployeacutees pour le THz avec celles utiliseacutees dans les communications sur fibre optique ce quifavoriserait lrsquointeacutegration de systegravemes optiques THz ENJEUX Ce stage srsquoinscrit dans le cadre duprojet LIGHT (Laser Inteacutegreacutes sur verre pour la Geacuteneacuteration Hyperfreacutequence et TeacuteraHertz) qui vise agravereacutealiser de nouvelles sources drsquoondes THz compactes baseacutees sur une technologie de lasers inteacutegreacutessur verre dopeacute Yb- Er eacutemettant agrave 1550 nm et donc compatibles avec les teacuteleacutecommunicationsoptiques De par la grande stabiliteacute thermique du substrat de verre et la grande dureacutee de vie desphotons intra caviteacute les lasers inteacutegreacutes sur verre offrent une largeur de raie spectrale meilleure queles diodes agrave semiconducteur habituellement utiliseacutees Ceci permet drsquoenvisager des sources THzcompactes de faible coucirct agrave forte coheacuterence temporelle qui permettraient le deacuteveloppement denouvelles techniques de communications THz coheacuterentes SUJET Le travail de stage consiste agravemettre en oeuvre plusieurs bancs de caracteacuterisation du rayonnement THz obtenu par le battementdes deux lasers et agrave les employer pour caracteacuteriser les sources deacuteveloppeacutees dans le cadre du projetLIGHT Le battement optique entre deux faisceaux laser eacutemis agrave des longueurs drsquoonde diffeacuterentes esttransformeacute en rayonnement THz par un photo-deacutetecteur agrave tregraves hautes performances Le signal THzest mis en forme et collimateacute par des optiques puis mesureacute par un deacutetecteur drsquointensiteacute Un premierbanc de mesure permettra de caracteacuteriser la puissance THz eacutemise en fonction des conditionsdrsquoutilisation des lasers Le second banc permettra de remonter agrave la freacutequence THz parinterfeacuteromeacutetrie plus preacuteciseacutement il srsquoagira de comparer les performances (rapport signal agrave bruitdynamique stabiliteacute) de deux configurations expeacuterimentales qui diffeacuterent selon que lrsquointerfeacuteromegravetreest reacutealiseacute agrave la longueur drsquoonde de 1550 nm ou bien dans le domaine THz Ce sujet preacutesente uneforte composante expeacuterimentale il concerne agrave la fois lrsquoinstrumentation le domaine optiquelrsquooptique inteacutegreacutee et la meacutetrologie de mesure Le stage aura lieu au laboratoire IMEP-LAHC (site du

Bourget du Lac Universiteacute Savoie Mont-Blanc) en collaboration avec lrsquoeacutequipe du laboratoirereacutealisant les lasers inteacutegreacutes sur verre (site de Grenoble UGA) Une poursuite en thegravese estpossible Merci drsquoenvoyer un CV et une lettre de motivation accompagneacutes des derniers diplocircmes etreacutesultats acadeacutemiques agrave lrsquoencadrant du stage Responsable J- F ROUX IMEP-LAHC teacutel 04 79 7587 55 (jean-francoisrouxuniv-smbfr) Lieu du stage IMEP-LAHC Indemniteacute de stage environ500 euromois pendant la dureacutee du stage (5 mois)

Domaine de compeacutetence rechercheacutes candidats Optique Optoeacutelectronique ElectromagneacutetismeInstrumentation

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-26-11-2020Contact jean-francoisrouxuniv-smbfr

REacuteSEAUX DE MICROEacuteLEacuteCTRODES Agrave LA BASE DE SIC POUR LACARACTEacuteRISATION EX-VIVO (STAGE)



MSc subject SiC microelectrode arrays for ex-vivocharacterization Thesis background Nervous system damage and disorders come in a varietyof forms and rarely heal over time Millions of individuals worldwide suffer from physical disabilitiesthat are a direct result of damage to their central nervous system (CNS) thousands more have lostlimbs due to wartime violence and have suffered damage to their peripheral nervous system (PNS)In addition neurodegenerative diseases and conditions such as Alzheimer Parkinsonrsquos diseaseepilepsy depression and schizophrenia are affecting a growing number of individuals globally Thebrain machine interface (BMI) or neurointerface technology also known as the brain-computerinterface (BCI) shows great promise to be able to provide therapeutics for these types of injuries [1]In the field of BMI devices researchers are not still able to produce clinically viable solutions thatmeet the requirements of long-term operation due to biological material and mechanical issuesMost of the issues are due to biotic and abiotic sources related to the employed materials for BMIfabrication Biotic mechanisms of failure are related to the brain inflammatory response toimplanted system Abiotic mechanisms correspond to the stability of the implanted system in thebrain environment Objective Hereby we propose the use of SiC as the base and single materialfor the fabrication of the electrodes in BMI systems Towards this purpose microelectrode arrays(MEAs) will be fabricated for the in-vitro investigation of SiC as electrode material Why SiCVarious in vitro and in vivo studies have shown that this material is suitable for use in biomedicaldevices [2 3 4] Indeed SiC is a semiconductor that is completely chemically inert within thephysiological environment resists oxidative corrosion and has demonstrated no appreciable toxicity[5 6 7] In addition SiC electrode probes are characterized by an excellent neural compatibilityCubic silicon carbide (3C-SiC) is highly compatible with central nervous system (CNS) tissue in amurine mouse model [8] In a later study [9] it has been demonstrated a robust all3C-SiCintracortical neural interface (INI) for advanced bionics and brain-machine interfaces (BMI) Similardevices based on 4H-SiC polytype exhibited better performance in terms of electrochemicalresponse [10 11 12] SiC can also address successfully abiotic issues Silicon carbide (SiC) isextremely suitable for the fabrication of the implantable electrode incorporating all three functionssupport conductors and insulation Indeed SiC current technology maturity (many SiC devices arecommercially available) offers this possibility The support can be micromachined using conventionalmethods available to the Si industry Doping the semiconductor into the metallic regime can createthe conductors Lastly the insulation can be achieved by using amorphous insulating SiC Byreducing the heterogeneity of the materials comprising microelectrode arrays we can improve thereliability of these devices (abiotic response) Other semiconductors fall short in providing aplatform for single material electrodes In addition to the mechanical limitations of Si its lowbandgap reduces the blocking voltage and limits electrical isolation [13] Indeed SiC-based diodeshave higher turn-off voltage (well above 1V) than Si (06V) warranting a small cross-talk in multi-electrode probes Many semiconductors are toxic (aka gallium arsenide [14]) experience anodicoxidation and corrosion (diamond [15] gallium nitride[16])) or have extremely large bandgap andresistivity (boron nitride [17]) In addition to the excellent bio- and hemocompatibility SiC has a

fracture toughness 4-5 times greater than Si as well as better buckling characteristics Thus SiCprobes can be thinner and more compliant than the current implantable devices which may lead toa reduced biotic response Workplan In the frame of the present thesis the MSc

candidate will develop the initial stages for thedevelopment of a new implantable electrode based on SiC material More precisely planarmicroelectrode arrays will be fabricated and characterized A typical configuration for such MEA isshown in the figure aside The comprehensive effort will include SiC electrode fabrication andelectrochemistry characterization The work will be principally performed in the IMEPLAHC inGrenoble in collaboration with the lab MRG-FORTH in Heraklion Greece The main steps of theworkplan are

Detailed bibliographyDesign of the MEA and the corresponding process stepsDesign of the photolithography mask setOptimization of technology steps (plasma etching ohmic contacts)Fabrication of the MEAElectrochemical evaluation of the MEA

Contact For further information contact Dr Konstantinos Zekentes KonstantinosZekentesgrenoble-inpfr References [1] J P Donoghue Bridging the brain to theworld a perspective on neural interface systems Neuron vol 60 pp 511-21 Nov 6 2008 [2] RYakimova RM Petoral GR Yazdi C Vahlberg A Lloyd Spetz and K Uvdal Surfacefunctionalization and biomedicalapplications based on SiC J Phys D Appl Phys40 6435ndash6442(2007) [3] SE Saddow CL Frewin C Coletti N Schettini E Weeber A Oliveros and MJarosezski Single crystal silicon carbide Abiocompatible and hemocompatible semiconductor foradvanced bio-medical applications Mater Sci Forum 679ndash680 824ndash830 (2011) [4] C Coletti MJJaroszeski A Pallaoro M Hoff S Iannotta andSE Saddow Biocompatibility and wettability ofcrystalline SiCand Si surfaces In29th Annual International Conference of theIEEE Engineering inMedicine and Biology Society Lyon France2007 pp 5849ndash585217 CL Frewin M Jarosze [5]Kordina O amp Saddow S E 2004 Silicon carbide overview In SADDOW S E amp AGARWAL A(eds) Advances in Silicon Carbide Processing and Applications 1 ed Boston MA USA ArtechHouse Inc [6] Saddow S E (ed) 2011 Silicon Carbide Biotechnology A BiocompatibleSemiconductor for Advanced Biomedical Devices and Applications Amsterdam Elsevier [7] SiCbiotechnology for advanced biomedical applications 2013 Presentation Directed by Saddow S EUniversity of Sao Paulo Sao Carlos Brasil [8] CLFrewin CLocke LMariusso EJWeeber andSESaddow Silicon Carbide Neural Implants in vivo Neural Tissue Reaction Neural Engineering(NER) 6th International IEEEEMBS Conference on pp 661 - 664 2013 [9] M Gazziro et alTransmission of wireless neural signals through a 018microm CMOS low-power amplifier 2015 37thAnnual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)Milan 2015 pp 5094- 5097 doi 101109EMBC20157319537 [10] Bernardin E Frewin C LDey A Everly R Ul Hassan J Janzeacuten E Pancrazio J amp Saddow S E 2016Development of anall-SiC neuronal interface device MRS Advances FirstView 1-6 and in

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Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-CMNE-23-11-2020Contact KonstantinosZekentesgrenoble-inpfr

REacuteSONATEURS OPTIQUES VERTICAUX POUR LE CONTROcircLE DE LEacuteMISSIONDE LUMIEgraveRE DANS LES ALLIAGES DE GESN (STAGE)


Offre ndeg202011019

Les alliages de germanium et drsquoeacutetain preacutesentent la particulariteacute remarquable pour dessemiconducteurs de la colonne IV drsquoavoir une bande interdite directe confeacuterant agrave ces derniers desfonctionnaliteacutes optoeacutelectroniques connues pour les familles des composeacutes III V ou II VI et sont desurcroicirct inteacutegrables dans des filiegraveres CMOS Un gain optique significatif est deacutemontreacute dans le GeSnmassif avec agrave la clef de nombreuses deacutemonstrations de lrsquoeffet laser ces derniegraveres anneacutees dans desdispositifs ougrave le retour optique srsquoassure dans le plan de lrsquoeacutechantillon (gamme 2-5 microm) Dans cesconfigurations geacuteomeacutetriques lrsquoeacutemission stimuleacutee des photons nrsquoest cependant pas capteacuteeefficacement par les moyens expeacuterimentaux classiques Nous proposons un travail double Il srsquoagira

drsquoune part de dimensionner des caviteacutes verticales dans lesquelles le milieu agrave gain optique seretrouve inseacutereacute entre deux miroirs horizontauxpuis de les fabriquer et drsquoeacutetudier sur banc de caracteacuterisation les reacutesonances optiques pouraller vers une eacutemission laser hors du plan

En parallegravele nous explorerons la croissance de boicirctes quantiques de GeSn sur silicium par eacutepitaxiepar jet moleacuteculaire (eacutetude de la croissance cristalline et des eacutetats eacutelectroniques) Ces nouveauxobjets pour cette classe drsquoalliage auraient le potentiel de permettre une eacutemission aux longueursdrsquoonde teacuteleacutecom et ouvriraient eacutegalement la voie agrave plus long terme agrave lrsquoeacutetude des proprieacuteteacutesdrsquoeacutemission drsquoobjets uniques inseacutereacutes ou non dans une caviteacute Formation Requise Master 2 Dureacutee6 mois Deacutebut A partir du 1er feacutevrier 2021 Contact nicolaspaucceafr Laboratoire drsquoaccueilLaboratoire Pheliqs ndashQuantum Physics and Engineering (CEAIRIGPheliqs ) 17 avenue des martyrs38054 GRENOBLE cedex 9

Laboratoire IRIG PHELIQSCode CEA 202011019Contact nicolaspaucceafr

MESURE ABSOLUE DE CHAMP ELECTRIQUE PAR VOIE EacuteLECTROOPTIQUE ETAPPLICATIONS Agrave LA CARACTEacuteRISATION DANTENNES ET Agrave LA MESURE DEDEacuteBIT DABSORPTION SPEacuteCIFIQUE (STAGE)



Proposition de sujet de stage Master Ingeacutenieur eacutelectronique Titre Mesure Absolue dechamp Electrique par Voie eacutelectrooptique et applications agrave la caracteacuterisation dAntennes et

agrave la mesure de deacutebit dabsorption speacutecifique

Contexte du sujet de stage Le sujet de stage srsquoinscrit dans le cadre drsquoun projet entre lentrepriseKapteos et le laboratoire CNRS IMEP‐LAHC (Universiteacute de Savoie Mont Blanc) Kapteos baseacutee agraveAlpespace au milieu du triangle Grenoble‐Chambeacutery‐Albertville est le leader franccedilais pour lamesure de champ eacutelectrique agrave deacuteport optique Elle se situe parmi les trois leaders mondiaux avecEMAG Technologies inc (US) et EnProbe (Germany) pour la mesure vectorielle de champ eacutelectriquedans la gamme gigahertz Dautre part Kapteos est le concurrent direct de la socieacuteteacute SPEAG leaderhistorique du test normatif de DAS Le laboratoire IMEP‐LAHC dispose dune expertise dans ledomaine des hyperfreacutequences depuis plus de trente ans en particulier pour la modeacutelisationeacutelectromagneacutetique et la caracteacuterisation par analyseurs de reacuteseaux vectoriels de lignes detransmission et de caviteacutes reacutesonnantes Lobjectif est de deacutevelopper des dispositifs deacutetalonnage pourles sondes eacutelectrooptiques de Kapteos pour la gamme de freacutequence 6GHz‐40GHz Ceci permettradadresser de nombreux problegravemes de mesure de champ eacutelectrique aujourdhui sans solution Eneffet la capaciteacute agrave effectuer une mesure absolue du champ eacutelectrique est un objectif en soi pourcertaines applications comme la mesure du deacutebit dabsorption speacutecifique (DAS) De plus la socieacuteteacuteKapteos deacuteveloppe actuellement une meacutethode de caracteacuterisation dantennes par mesure en champtregraves proche (quelques mm) afin de proposer une solution concurrente des actuelles chambresaneacutechoiumlques pour la mesure du diagramme de rayonnement Leacutetalonnage permettra dacceacuteder auxautres caracteacuteristiques habituellement rechercheacutees de lantenne telles que le gain ou louvertureeffective Travail de stage Le travail de stage peut ecirctre scindeacute en quatre parties

Etat de lart des meacutethodes analytiques de modeacutelisation du champ eacutelectrique produit par des1structures standard telles que caviteacutes guides donde ou lignes de transmission triplaquesRecherche des avantages et inconveacutenients associeacutes agrave chaque structurePrise en main doutils de simulation eacutelectromagneacutetiques (HFSS Q2D Extractorhellip) et2simulation de ces structures standard Etude de limpact de la sonde eacutelectrooptique (cylindre isolant de quelques millimegravetres de3diamegravetre sur le champ geacuteneacutereacute par ces structuresParallegravelement des expeacuterimentations seront meneacutees pour la mesure de la permittiviteacute4

dieacutelectrique des mateacuteriaux composant la sonde permettant ainsi dalimenter les modegraveleseacutelectromagneacutetiques utiliseacutes

Une demande de financement de thegravese de doctorat est actuellement en cours deacutetude par la reacutegionAuvergne‐Rhocircne Alpes et pourrait donc faire suite agrave ce sujet de stage Compeacutetences Le(a)candidat(e) doit ecirctre curieux(se) autonome et avoir un goucirct pour lrsquoexpeacuterimentation et laprogrammation Contacts Philippe ARTILLAN maicirctre de confeacuterences IMEP‐LAHC0479758188 philippeartillanunivsmbfr Ceacutedric BERMOND maicirctre de confeacuterences IMEP‐LAHC 0479758128 cedricbermondunivsmbfr Lieu Laboratoire IMEP‐LAHC (UMR5130)Universiteacute de Savoie Mont Blanc 73170 Le Bourget du Lac Dureacutee et reacutemuneacuteration Dureacutee de 4 agrave6 mois La reacutemuneacuteration est de 39 eurosheure

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-RFM-16-11-2020Contact philippeartillanunivsmbfr

IMAGERIE ELLIPSOMEacuteTRIQUE POUR LA CARACTEacuteRISATION DE REacuteSEAUX DENANOSTRUCTURES Agrave BASE DE GAN (STAGE)


Offre ndeg20201109-2

Contexte

La croissance par eacutepitaxie drsquoempilements de semiconducteurs III-V agrave base de GaN est limiteacutee par unfort taux de dislocations lorsque reacutealiseacutee sur substrat Silicium Il est neacutecessaire de reacuteduire ce tauxde deacutefauts pour la reacutealisation de μleds La croissance localiseacutee de GaN est senseacutee reacuteduire la densiteacutede dislocations mais a pour conseacutequence la formation de joints de grain lors de la coalescence decristallites voisines deacutesorienteacutees Il est possible de contourner cette limitation par une approche enpendeoeacutepitaxie soit en faisant croicirctre le mateacuteriau sur des piliers deacuteformables Une telle approcheouvre de nouvelles perspectives pour la reacutealisation de dispositifs agrave μLEDs Nous avons deacutejagrave atteintdes taux de deacutefauts reacuteduits mais les proceacutedeacutes doivent encore ecirctre optimiseacutes Le LTM collabore avecle CEA LETI et le CHREA et reacutealise par un ensemble de proceacutedeacutes technologiques incluant une eacutetapede nanoimpression les reacuteseaux de nanopiliers Afin de garantir la croissance du GaN sur le reacuteseau depiliers il est indispensable de controcircler la qualiteacute de celui-ci et en particulier de quantifier lenombre de piliers potentiellement manquants

Objectif

Dans ce contexte lrsquoobjectif du stage de Master est de deacutevelopper un outil de meacutetrologie rapide etnon destructif afin de caracteacuteriser les reacuteseaux de piliers La technique qui sera employeacutee estlrsquoimagerie ellipsomeacutetrique qui est deacutejagrave en cours de deacuteveloppement au LTM et qui sera adapteacutee auxbesoins du projet Elle repose sur la cartographie par eacutellipsomeacutetrie du reacuteseau et sur un traitementdes donneacutees qui par comparaison avec la reacuteponse ellipsomeacutetrique drsquoun reacuteseau parfait permetdrsquoimager le reacuteseau et drsquoestimer le taux de deacutefauts manquants Ce stage sera effectueacute dans lrsquoeacutequipelithographies avanceacutees du Laboratoire des Technologies de la Microeacutelectronique Le stagiaire auraaccegraves aux outils technologiques et de caracteacuterisation du LTM situeacutes en salle blanche et aux codesde traitement de donneacutees deacutejagrave deacuteveloppeacutes pour drsquoautres applications Lrsquoobjectif final sera dedisposer drsquoun outil permettant drsquoidentifier tout pilier manquant dans un reacuteseau tout en garantissantune rapiditeacute de mesureanalyse de faccedilon agrave disposer drsquoune meacutetrologie adapteacutee potentiellement agrave unproceacutedeacute de fabrication de μleds industriel Formation Requise Master 2 Dureacutee 6 mois Deacutebutfeacutevrier ou mars 2021 Contact cecilegourgonceafr Laboratoire drsquoaccueil Laboratoire desTechnologies de la Microeacutelectronique (LTMCNRS) 17 avenue des martyrs 38054 GRENOBLE cedex9

Laboratoire FMNT LTMCode CEA 20201109-2Contact cecilegourgonceafr

ETUDE DE LA REacuteCUPEacuteRATION DrsquoEAU DE CONDENSATION SUR DESSURFACES NANOSTRUCTUREacuteES Agrave MOUILLABILITEacute CONTROcircLEacuteE (STAGE)



Contexte

Le ressourcement en eau est un enjeu planeacutetaire et il convient degraves aujourdrsquohui drsquoenvisager toutes lessolutions possibles pour favoriser un accegraves agrave lrsquoeau dans les reacutegions arides Il est connu par lrsquoeacutetude decertains insectes vivants dans des deacuteserts que des surfaces qui combinent diffeacuterentes mouillabiliteacutespermettent drsquoaugmenter la collection drsquoeau de condensation Ces surfaces combinent agrave la fois deszones superhydrophobes et des zones hydrophiles ou superhydrophiles Des eacutetudes meneacutees enlaboratoire montrent la possibiliteacute de reacutecolter jusqursquoagrave 5 g drsquoeau par cmsup2 par heure Cela semble peumais agrave lrsquoeacutechelle drsquoune surface de 10 cm de cocircteacute crsquoest un demi litre qui peut ainsi ecirctre reacutecupeacutereacute en 1heure La combinaison de proceacutedeacutes technologiques tels que la nanoimpression et la gravure plasmapermet de micronanostructurer des films polymegraveres flexibles afin de controcircler le caractegraveresuperhydrophobe ou superhydrophile de leur surface Lrsquointeacuterecirct des films de polymegraveres flexibles pourcette eacutetude reacuteside dans leur faible coucirct leur faible poids et leur flexibiliteacute qui permet de les adaptersur toute surface

Objectif

Lrsquoobjectif du stage est de reacutealiser de telles surfaces agrave partir des proceacutedeacutes deacutejagrave deacuteveloppeacutes au LTMet drsquoeacutetudier leur taux de collection drsquoeau Pour cela un systegraveme de reacutecupeacuteration sera conccedilu et calibreacuteen controcirclant la condensation agrave lrsquoaide drsquoun humidificateur Diffeacuterents proceacutedeacutes seront mis en oeuvre pour obtenir sur une mecircme surface des zones superhydrophobes et hydrophiles agrave partir dediffeacuterentes chimies et diffeacuterentes structures aussi bien au niveau de la taille que de la forme desmotifs (micromeacutetriques ou nanomeacutetriques) Outre la mesure de taux de reacutecupeacuteration drsquoeau lestagiaire caracteacuterisera la morphologie des surfaces par microscopie eacutelectronique agrave balayage et lamouillabiliteacute par des mesures drsquoangle de contact Le but sera de deacuteterminer en fonction des chimieset topologies de surface le ratio optimal entre zones superhydrophobes et zones hydrophiles Dans laperspective de reacutealiser des collecteurs drsquoeau dont la surface reste sanitairement propre lrsquoaspectantibacteacuterien de ces surfaces sera abordeacute Formation Requise Master 2 Dureacutee 6 mois Deacutebutfeacutevrier ou mars 2021 Contact cecilegourgonceafr Laboratoire drsquoaccueil Laboratoire desTechnologies de la Microeacutelectronique (LTMCNRS) 17 avenue des martyrs 38054 GRENOBLE cedex9


CONCEPTION DrsquoUN BANC DE MESURE HYPERFREacuteQUENCES POUR LACARACTEacuteRISATION DE LA PERMITTIVITEacute ET DE LA STRATIGRAPHIE DUMANTEAU NEIGEUX (STAGE)



Proposition de sujet de stage Master Ingeacutenieur eacutelectronique Titre Conception drsquoun banc de mesure hyperfreacutequences pour la caracteacuterisation de la permittiviteacuteet de la stratigraphie du manteau neigeux Contexte du sujet de stage Le sujet de stagesrsquoinscrit dans le cadre drsquoun projet entre le laboratoire GiPSA_Lab (Universiteacute Grenoble Alpes UMR5216 Pocircle MSTIC) et le laboratoire IMEP-LAHC (Universiteacute de Savoie Mont Blanc UMR 5130) Ceprojet consiste agrave exploiter les images satellites Radar agrave Synthegravese drsquoOuverture (SAR) agrave hautereacutesolution spatiale (meacutetrique) et temporelle (6 jours) en onde centimeacutetrique sur de grandes eacutetenduesneigeuses Lrsquoinformation obtenue par ces images radar issues des satellites (Sentinel1 Terrasar) sepreacutesente sous la forme drsquoune matrice de coefficients de reacutetrodiffusion (indiquant lrsquoamplitude laphase et lrsquoeacuteventuelle deacutepolarisation de lrsquoonde reacutetrodiffuseacutee) qui est fortement relieacutees agrave certainesproprieacuteteacutes caracteacuteristiques des sols la rugositeacute (eacutetat de surface) ou encore la teneur en eau Cettematrice de coefficients donne une information sans preacuteceacutedent pour caracteacuteriser le manteau neigeux(stratigraphie) et par exemple pour connaicirctre le potentiel hydrique drsquoune surface recouverte deneige (Snow Water Equivalent SWEhellip) Lrsquoexploitation de la matrice du coefficient de reacutetrodiffusionssrsquoeffectue au travers drsquoun modegravele micro-ondes (Dense Media Radiative Transfert DMRT) et drsquounalgorithme drsquoassimilation de donneacutees Lrsquoobjectif est alors de remonter agrave la compositionstratigraphique du manteau neigeux Pour cela il est indispensable de connaicirctre preacuteciseacutement lapermittiviteacute complexe de la neige en fonction de la nature des grains de sa masse volumique et desa teneur en eau liquide Ces paramegravetres rendent lrsquoeacutetude de la permittiviteacute complexe difficiledrsquoautant plus que le manteau neigeux eacutevolue dans le temps et dans lrsquoespace La permittiviteacutecomplexe influence directement la vitesse de propagation et lrsquoatteacutenuation de lrsquoonde radar il srsquoagitdonc drsquoun paramegravetre crucial Travail de stage Le travail de stage peut-ecirctre scindeacute en deux parties

Le premier objectif du stage est donc de mettre en place un banc de mesure agrave lrsquoaide drsquoun VNA1et le protocole de test associeacute pour la mesure du manteau neigeux (permittiviteacute etstratigraphie) Une des solutions envisageacutees est drsquoutiliser la mesure en espace libre agrave lrsquoaidedrsquoantenne agrave fort gain en bande C Les premiers tests sont tregraves encourageants et desperspectives drsquoeacutevolution seront meneacutees par le stagiaire Ces eacutetudes peuvent dans premiertemps ecirctre meneacutees en laboratoire avant des meures in-situLe second objectif consiste en la mise en place drsquoun radar pour la mesure du coefficient de2reacutetrodiffusion de la neige sur le terrain Le radar doit effectuer des mesures sur une peacuteriodedrsquoun mois afin de comparer les donneacutees issues du modegravele DMRT agrave celles issues de la mesure

Compeacutetences Le(a) candidat(e) doit ecirctre curieux(se) autonome et avoir un goucirct pourlrsquoexpeacuterimentation et la programmation Contact Philippe ARTILLAN maitre de confeacuterences IMEP-LAHC 0479758188 philippeartillanunivsmbfr Ceacutedric BERMOND maitre de confeacuterences

IMEP-LAHC 0479758128 cedricbermondunivsmbfr Lieu Laboratoire IMEP-LAHC(UMR5130) Universiteacute de Savoie Mont Blanc 73170 Le Bourget du Lac Dureacutee et reacutemuneacuteration Dureacutee de 4 agrave 6 mois La reacutemuneacuteration est de 39 eurosheure


ETUDE DE LrsquoINHIBITION DE LA CROISSANCE BACTEacuteRIENNE PAR VOIEEacuteLECTROMAGNEacuteTIQUE ET APPLICATION Agrave UN PROCEacuteDEacute DEDEacuteCONTAMINATION EacuteCOLOGIQUE (STAGE)



Stage de PFE ou de Master - 2021 Titre Etude delrsquoInhibition de la croissance bacteacuterienne par voie eacutelectromagneacutetique et application agrave unproceacutedeacute de deacutecontamination eacutecologique Mots-cleacutes Electromagneacutetisme deacutecontaminationmicrobienne meacutecanismes drsquoinhibition de croissance modeacutelisation numeacuterique Lieux - Institut deMicroeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique (IMEP-LAHC) Minatec ndash Grenoble - 3 parvisLouis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLE Cedex 1 LrsquoInstitut de Microeacutelectronique Electromagneacutetismeet Photonique - Laboratoire dHyperfreacutequences et de Caracteacuterisation uniteacute mixte de recherche(CNRSGrenoble INPUGAUSMB) dont les sujets de recherche concernent la micro et lananoeacutelectronique la photonique les microondes Lrsquoeacutequipe sera composeacutee de P Xavier PR de lUGAet de D Rauly MCF en charge des aspects modeacutelisation numeacuterique E Chamberod MCF en 61egravemesection de lrsquoIUT1 de Grenoble apportera en outre son expertise en instrumentation - Institut desGeacuteosciences de lrsquoEnvironnement (IGE UGA-CNRS-IRD-G-INP) 70 rue de la Physique BacirctimentOSUG B BP 53 38 041 GRENOBLE Cedex 09 LrsquoInstitut des Geacuteosciences de lrsquoEnvironnement (fusiondu LTHE et du LGGE au 01012017 Uniteacute Mixte de recherche (CNRSGrenoble-INPIRDUGA) de220 personnes dont les activiteacutes de recherche concernent les interrelations entre la variabiliteacute duclimat le cycle de lrsquoeau et lrsquoenvironnement LrsquoIGE est lrsquoun des laboratoires phares au niveau franccedilaisen hydrologie Lrsquoeacutequipe sera composeacutee drsquoun DR CNRS (J Martins) et drsquoun AI CNRS en microbiologieet biochimie Ils ont des compeacutetences reconnues dans le domaine de la microbiologie et labiogeacuteochimie dans le champ des interactions entre microorganismes les milieux naturels (sols eteaux) et les polluants mineacuteraux et organiques Lrsquoeacutequipe a accegraves agrave des moyens drsquoeacutetudesmicrobiologiques dans les conditions extrecircmes (Plateau MOME Envirhocircnalp) Encadrants XAVIER Pascal pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569 RAULY Dominiquedominiqueraulyuniv-grenoble-alpesfr MARTINS Jean jeanmartinsuniv-grenoble-alpesfr0476635604 CHAMBEROD Eric ericchamberoduniv-grenoble-alpesfr Profil du candidat Bac+5 ou Master en ingeacutenierie biomeacutedicale ou biophysique 1- Contexte scientifique et objectifs Dans la bataille contre le deacuteveloppement de microorganismes (pathogegravenes ou non) dans descontextes sanitaires agroalimentaires ou industriels outre le processus curatif le plus ancien depasteurisation (fort chauffage) neacutecessitant de grandes quantiteacutes deacutenergie les meacutethodes actuellessont des actions meacutecaniques (brossage) lrsquoaction de produits chimiques polluants ou drsquoantibiotiquesMalheureusement certaines souches sont devenues tregraves reacutesistantes agrave ces produits Il faut eacutegalementprendre garde agrave ce que ces produits agressifs nrsquoaltegraverent pas les installations industriellesLutilisation de moyens physiques pour la deacutecontamination des eaux nrsquoa eacuteteacute exploreacutee que depuismoins drsquoun siegravecle un pheacutenomegravene appeleacute ldquoeffet bioeacutelectriquerdquo (Blenkinsopp 1992 Costerton 1994Giladi 2008) Plusieurs meacutecanismes ont eacuteteacute proposeacutes pour cette inhibition leacutelectrolyse laproduction de deacuteriveacutes toxiques et de radicaux libres lieacutes aux eacutelectrodes ou la modification du pH Deplus lrsquoapplication drsquoun champ eacutelectrique pulseacute de forte amplitude a eacuteteacute utiliseacutee comme effet non

thermique pour lrsquoinhibition de la croissance bacteacuterienne avec comme inconveacutenient majeur lepheacutenomegravene drsquoeacutelectroporation Les champs eacutelectromagneacutetiques agrave haute freacutequence (au-dessus duMHz) mais de faibles amplitudes ont eacuteteacute signaleacutes degraves les anneacutees 2000 comme un moyen drsquoameacuteliorerla sensibiliteacute des bacteacuteries aux antibiotiques ou pour diminuer leur nombre mecircme en lrsquoabsence dunantibiotique (Asami 2002 Bai 2006 Caubet 2004) Cependant le consensus nrsquoest pas encore eacutetablisur le fait qursquoil existe des effets drsquoinhibition pour des champs dits laquo athermiques raquo car il fautcontrocircler de tregraves nombreux paramegravetres microbiologiques chimiques et physiques pour validerlrsquoexistence ou pas de ces effets A notre connaissance dans les gammes de freacutequences de la dizainede MHz aucun travail drsquoenvergure nrsquoa eacuteteacute assez solide agrave ce niveau-lagrave pour trancher la questionDans le cadre drsquoune thegravese de doctorat qui se termine en janvier 2021 nous avons mis au point undispositif original et souple permettant de controcircler preacuteciseacutement tous ces paramegravetres et desimultaneacutement faire une spectroscopie drsquoimpeacutedance de la suspension bacteacuterienne sous test afindrsquoen tirer des informations biophysiques La finaliteacute est de disposer agrave terme drsquoun outil expeacuterimentalinnovant non polluant et eacuteconome en eacutenergie pour la preacutevention de la contamination microbienneen milieux liquide 2 Objectif du stage et questions de recherche traiteacutees Le projet vise ainsiagrave tester le dispositif dans diffeacuterentes conditions expeacuterimentales afin drsquoapporter des eacuteleacutements solidessur lrsquoinfluence de chaque paramegravetre sur lrsquoinhibition de croissance bacteacuterienne et sur lrsquoeacutetat desmembranes cellulaires ceci afin de reacutediger un article dans une revue internationale agrave comiteacute delecture Diffeacuterentes configurations physiques (freacutequence du champ eacutelectrique appliqueacute amplitude)biologiques (essais sur une gamme drsquoespegraveces bacteacuteriennes variables par leur cycle de croissancemorphologie paroi cellulaire proprieacuteteacutes de surfaces hellip) ou chimiques (composition du milieusaliniteacute hellip) seront testeacutees Ces essais consisteront agrave traiter des cultures cellulaires obtenues dansdiffeacuterentes conditions et milieux de cultures et en conditions normaliseacutees (mecircmes concentrationcellulaire initiale tempeacuterature agitation hellip ) Pour chaque essai les taux de croissance cellulaire etde viabiliteacute (microscopie de fluorescence) seront deacutetermineacutes Ce travail est susceptible drsquoecirctrepoursuivi en thegravese de doctorat Le candidat devra ecirctre motiveacute par cette perspective 3 Reacutefeacuterences Reacutefeacuterences bibliographiques des proposants Rauly D M Vindret E Chamberod JMF Martins etP Xavier Distribution of AC-electric-field-induced transmembrane voltage in Escherichia colicellwall layers Bioelectromagnetics Vol 42( 4) 279ndash288 2020 Vindret M E Chamberod P XavierJ Martins D Rauly Inhibition of bacterial growth by application of small AC electric fields a studyto understand the interaction mechanisms Bioem2019 Montpellier 23 ndash 28062019 Xavier P DRauly E Chamberod and JMF Martins Theoretical evidence of maximum intracellular currents vsfrequency in an Escherichia colicell submitted to AC voltage Bioelectromagnet JDOI101002bem22033 Archundia D C Duwig F Lehembre S Chiron M-C Morel B Prado MBourdat-Deschamps E Vince G Flores Aviles and JMF Martins Antibiotic pollution in the Katarisubcatchment of the Titicaca Lake major transformation products and occurrence of resistancegenes Sci Total Environ 576 (15) 671ndash682 2017Constancias F N Chemidlin Preacutevost-Boureacute STerrat S Aussems V Nowak J-P Guillemin L Biju-Duval A Navel JMF Martins PA Maronand L Ranjard Micro-scale evidence for a high decrease of soil bacterial density and diversity bycropping DOI 101007s13593-013-0204-3 Agron Sustain Dev 34 831-840 2014 Desaunay A andJMF Martins A physical cell-fractionation approach to assess the surface adsorption andinternalization of cadmium by Cupriavidus metallidurans CH34 J Haz Mat 273 231-238 2014Ivankovic T S Rolland du Roscoat C Geindreau P Seacutechet Z Huang and JMF MartinsDevelopment and evaluation of an experimental and protocol for 3D visualization andcharacterization of bacterial biofilms structure in porous media using laboratory X-Ray Tomography(GBIF-2016-0154) In press Biofouling JSimonin M JMF Martins G Uzu E Vince and ARichaume A combined study of TiO2 nano-particles transport and toxicity on microbial communitiesunder acute and chronic exposures in soil columns DOI 101021acsest6b02415 Environ Sci ampTechnol 50 10693ndash10699 2016 Navel A G Uzu L Spadini S Sobanska and JMF MartinsCombining microscopy with spectroscopic and chemical methods for tracing the origin ofatmospheric fallouts from mining sites J Haz Mat 300 538 2015 Simonin M J P Guyonnet

JMF Martins M Ginot and A Richaume Influence of soil properties on the toxicity of TiO2nanoparticles on carbon mineralization and bacterial abundance J Haz Mat 283 529-535 2015Rauly D E Chamberod P Xavier J MF Martins J Angelidis H Belbachir First approach towarda modelling of the impedance spectroscopic behavior of microbial living cells COMSOL ConferenceGrenoble 14-16 Octobre 2015 Rauly D E Chamberod P Xavier J MF Martins J Angelidis HBelbachir Stochastic Approach for EM Modelling of Suspended Bacterial Cells with Non-UniformGeometry amp Orientation Distribution 36egraveme Progress In Electromagnetics Research Symposium(PIERS 2015) Prague (Reacutep Tchegraveque) 06-09072015 Samakeacute A A Bonin J-L Jaffrezo P TaberletG Uzu S Conil and JMF Martins High levels of primary biogenic organic aerosols are driven byonly a few plant-associated microbial taxa Atmos Chem Physhttpsdoiorg105194acp-20-5609-2020 20 5609ndash5628 2020 Samake A G Uzu JMF MartinsA Calas E Vince S Parat and JL Jaffrezo The unexpected role of bioaerosols in the OxidativePotential of PM Sci Rep 2017 Reacutefeacuterences citeacutees dans le sujet Asami K 2002 Characterization ofbiological cells by dielectric spectroscopy Journal of Non-Crystalline Solids 305(1ndash3)268ndash277Blenkinsopp A E Khoury and J W Costerton Electrical Enhancement of biocide efficay againstPseudomonas aeruginosa biofilms Applied and Environmental Microbiology Appl EnvironMicrobiol November 1992 5811 3770-3773 Bai W Zhao KZ Asami K 2006 Dielectric propertiesof E coli cell as simulated by the three-shell spheroidal model Biophysical Chemistry 122 136ndash142Caubet R Pedarros-Caubet F Chu M Freye E de Beleacutem Rodrigues M Moreau JM Ellison WJ 200 Ellison WJ 2004 A radio frequency electric current enhances antibiotic efficacy against bacterialbiofilms Antimicrobial Agents and Chemotherapy 48(12)4662-4664 Costerton JW Ellis B Lam KJohnson F Khoury AE 1994 Mechanism of electrical enhancement of efficacy of antibiotics inkilling biofilm bacteria Antimicrobial Agents and Chemotherapy 38(12)2803-2809 Giladi M PoratY Blatt A Wasserman Y Kirson ED Dekel E Palti Y 2008 Microbial growth inhibition byalternating electric fields Antimicrobial Agents Chemotherapy 52(10)3517ndash3522 Guineacute V SpadiniL Muris M Sarret G Delolme C Gaudet JP Martins JMF 2006 Zinc Sorption to cell wallcomponents of three gram-negative bacteria a combined titration Modelling and EXAFS studyEnviron Sci Technol 40 1806-1813

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-RFM-03-11-2020Contact pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr

CONCEPTION DE STRUCTURES POUR LrsquoIDENTIFICATION ETLrsquoAUTHENTIFICATION DANS LE DOMAINE TEacuteRAHERTZ (STAGE)



Sujet de stage de Master 2 Master Optique et Radiofreacutequences Conception de structurespour lrsquoidentification et lrsquoauthentification dans le domaine Teacuterahertz

Sujet La spectroscopie THz (1 THz = 1012 Hz) neacutee dans les anneacutees 80 permet de sonder gracircce agravelutilisation de lasers femtosecondes (1 fs = 10-15 s) les proprieacuteteacutes eacutelectromagneacutetiques desmateacuteriaux entre 100 GHz et 3 500 GHz typiquement LrsquoIMEP-LAHC fort de plus de 20 anneacuteesdexpeacuterience est aujourdhui le laboratoire franccedilais leader du domaine et a acquis unereconnaissance internationale Ce sujet de stage est proposeacute dans le cadre de trois contrats derecherche financeacutes par lrsquoANR (projet AUSTRALE) et par la reacutegion (projets AUTHANTIC etPLATERA) Ces projets ont pour objectifs de proposer des solutions pour lrsquoidentification etlrsquoauthentification dans le domaine THz Le stage de master 2 portera sur la conception de structuresde tag THID (TeraHertz Identification) baseacute sur des structures peacuteriodiques 1D de type reacuteseaux dediffraction (cf Fig 1) Le projet consiste agrave

Simuler des structures peacuteriodiques 1D de type reacuteseaux de diffraction afin drsquoidentifier des1motifs et dimensions drsquointeacuterecirct Pour cela des outils numeacuteriques deacuteveloppeacutes au laboratoire(Meacutethode Modale de Fourier ou Meacutethode Diffeacuterentielle) seront disponibles et utiliseacutes au coursdu stageFabriquer par impression 3D en interne (imprimante 3D agrave fil et par polymeacuterisation UV) et par2sous-traitance les structures identifieacuteesCaracteacuteriser les structures fabriqueacutees en utilisant les spectromegravetres THz du laboratoire Pour3cela on utilise une technologie de type laquo spectroscopie THz dans le domaine temporel raquo et laquoCW raquo (continuous waves) qui permettent pour les premiers drsquoobtenir la signature drsquoundispositif dans une gamme de freacutequences tregraves large typiquement entre 01 et 5-6 THz via uneseule mesure et pour les seconds drsquoeffectuer des mesures avec une reacutesolution spectrale biensupeacuterieure de lrsquoordre de 01 GHzAnalyser les signatures simuleacutees et mesureacutees pour pouvoir proposer des motifs de structures laquo4

optimiseacutes raquo

Fig 1 scheacutema de principe drsquounreacuteseau de diffraction (agrave gauche) et signature THz associeacutee (agrave droite) Ce sujet preacutesente une fortecomposante expeacuterimentale ainsi quune composante theacuteorique lieacutee agrave la modeacutelisation et agravelrsquoidentification de structures drsquointeacuterecirct Responsables

F GARET IMEP-LAHC teacutel 04 79 75 86 78 (fredericgaretuniv-smbfr)M BERNIER IMEP-LAHC teacutel 04 79 75 87 48 (maximebernieruniv-savoiefr)A MORAND IMEP-LAHC teacutel 04 56 52 94 86 (alainmoranduniv-grenoble-alpesfr)

Lieu du stage IMEP-LAHC (Sites de Chambeacutery et de Grenoble Minatec) Indemniteacute de stage Environ 500 euromois pendant la dureacutee du stage (5 mois) Domaine de compeacutetence principal deseacutetudiants Optique Optoeacutelectronique eacutelectromagneacutetisme

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-22-10-2020Contact fredericgaretuniv-smbfr

CARACTEacuteRISATION DUN SPECTROMEgraveTRE EN OPTIQUE INTEacuteGREacuteE DANS LEPROCHE INFRA-ROUGE (STAGE)



Caracteacuterisation dun spectromegravetre en optique inteacutegreacutee dans le proche infra-rouge

Contexte Ces derniegraveres anneacutees de nombreuses recherches ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees pour miniaturiserles spectromegravetres optiques En effet ces systegravemes sont tregraves importants pour caracteacuteriser un signallumineux drsquoune source optique Neacuteanmoins il est tregraves difficile drsquoallier agrave la fois lrsquoobtention drsquounsystegraveme compact en gardant une haute reacutesolution spectrale Un nouveau micro-spectromegravetre a eacuteteacuteproposeacute nommeacute SWIFTS [1] (Stationary Wave Integrated Fourier Transfrom Spectrometer) Cesystegraveme a pour but de minimiser au maximum la taille du spectromegravetre et de donner accegraves agrave desreacutesolutions spectrales importantes voir supeacuterieures aux spectromegravetres deacutejagrave existants drsquoun volumelargement plus important Son principe repose sur lrsquoutilisation drsquoun simple guide drsquoonde Enpositionnant un miroir au bout du composant on peut creacuteer agrave lrsquointeacuterieur du guide une ondestationnaire Si agrave lrsquoentreacutee on injecte un signal optique monochromatique on retrouvera dans leguide une onde stationnaire dont la variation drsquointensiteacute est sinusoiumldale Sa peacuteriode est directementrelieacutee agrave la moitieacute de la longueur drsquoonde optique du signal En positionnant des nano-centres dediffusion en surface du composant on peut re-imager sur un deacutetecteur la repreacutesentation spatiale decette onde stationnaire dans le guide En faisant ensuite une transformeacutee de Fourier Inverse onobtient alors le spectre de la source optique Cette meacutethode est la mecircme si le signal estpolychromatique Ce concept a eacuteteacute deacuteveloppeacute dans le domaine des longueurs drsquoondes allant de700nm agrave 1000nm [2] Nous essayons drsquoeacutetendre les capaciteacutes de ce spectromegravetre aujourdrsquohui dans ledomaine des longueurs drsquoondes du proche infra-rouge allant de 11μm agrave 16μm avec des pucesoptiques et des cameacuteras diffeacuterentes de celles utiliseacutees dans le domaine visible [3] But du stage Lrsquoeacutetudiant aura comme objectif de caracteacuteriser des structures deacutejagrave reacutealiseacutees par des partenaires(Laboratoire Hubert Curien de St Etienne ou FEMTO ST de Besanccedilon) Pour cela il devra analyserle rayonnement drsquoantennes optiques situeacutees sur le guide jouant le rocircle des nano-centres de diffusionen fonction de la longueur drsquoonde en imageant le rayonnement avec une optique de focalisation surune cameacutera deacuteporteacutee Ensuite il devra reacutepeacuteter cette mecircme analyse en hybridant directement unecameacutera sur la surface de la puce pour analyser le rayonnement sans optique de focalisation Celapermettra de deacutemontrer la version inteacutegreacutee du spectromegravetre envisageacutee Lrsquoeacutetudiant travaillera enbinocircme avec un eacutetudiant de lrsquoIOGS (Institut drsquoOptique Graduate School) en alternance agrave lrsquoIPAG Pouroptimiser les mesures il sera demandeacute aussi agrave lrsquoeacutetudiant drsquoeacutetudier un moyen de controcircle deseacutequipements de mesure pour les automatiser Une approche libre est souhaiteacutee mais si lrsquoeacutetudiant ades compeacutetences en programmation Labview cette voie peut ecirctre exploreacutee Travail agrave effectuer

Etude bibliographique sur la technologie SWIFTS1Formation au banc de caracteacuterisation des guides optiques inteacutegreacutes2 Automatisation des mesures3 Analyse des nano-antennes avec optique de focalisation sur cameacutera eacuteloigneacutee4Analyse des nano-antennes directement sur cameacutera hybrideacutee5Traitement des donneacutees reacutecupeacutereacutees pour restaurer les spectres optiques6

Mots-cleacutes Optique inteacutegreacutee ou optique guideacutee transformeacutee de Fourier deacutetection proche infra-rouge spectromeacutetrie Responsables du stage Alain MORAND enseignant-chercheur agrave lrsquoIMEP-LAHC e-mail alainmoranduniv-grenoble-alpesfr Teacutel 04 56 52 94 86 Guillermo MARTIN

enseignant-chercheur agrave lrsquoIPAG e-mail guillermomartinuniv-grenoble-alpesfr Teacutel 04 76 63 52 76Lieu du stage Site de lrsquoIMEP-LAHC agrave Minatec Gratification Environ 500 euros par moispendant la dureacutee du stage (5 mois) Reacutefeacuterences [1] E Lecoarer et al Nature Photonics 1 (8) pp473-478 2007 [2] C Bonneville et al SPIE MOEMS-MEMS volume 86160M 2013 [3] A Morand etal Optics Letters 44 (3) pp 542-545 2019

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-PHOTO-21-10-2020Contact alainmoranduniv-grenoble-alpesfr

DEacuteVELOPPEMENT DE TECHNOLOGIES ADDITIVES POUR LA FABRICATIONDE CIRCUITS EacuteLECTRONIQUES 3D IMPRIMEacuteS SUR THERMOPLASTIQUES CONCEPTION REacuteALISATION ET CARACTEacuteRISATION DrsquoUN DEacuteMONSTRATEUR(STAGE)



Sujet de PFE Deacuteveloppement de technologies additives pour la fabrication de circuitseacutelectroniques 3D imprimeacutes sur thermoplastiques Conception reacutealisation et

caracteacuterisation drsquoun DEMONSTRATEUR

MOTS-CLEacuteS DU PROFIL DEMANDEacute bull Conception Formation en conception des circuitseacutelectroniques (BF et RF) bull Caracteacuterisation Utilisation des appareils de mesures hyperfreacutequences etla chambre aneacutechoiumlde bull Logiciels Matlab ADS CST HFSS bull Technologie Technique drsquoimpression2D et 3D

CONTEXTE Lrsquoeacutetude proposeacutee srsquoinscrit dans le cadre de la Chaire drsquoExcellence MINT -Innovating for Molded amp Printed Electronics - financeacutee pour une dureacutee de six ans par la FondationPartenariale Grenoble INP Les partenaires du projet sont deux laboratoires de renommeacuteeinternationale de lrsquoUniversiteacute Grenoble Alpes ainsi que lrsquoentreprise internationale SchneiderElectric speacutecialiste du management de lrsquoeacutenergie La plateforme technologique CIM de SMart-DSmet quant agrave elle un bras robot 6 axes agrave disposition pour le deacuteveloppement drsquoimpression sur objets3D Ce projet ambitieux vise agrave explorer les nouvelles technologies durables et bas coucirctdrsquoimpression drsquoencres fonctionnelles pour la reacutealisation de fonctions de communication sansfil en 3-Dimensions agrave lrsquointeacuterieur de boicirctiers plastiques (coffrets eacutelectriques interrupteurshellip)SUJET Reacutealisation drsquoun deacutemonstrateur 3D agrave vocation de communication interneexternepour les travaux de la Chaire Conception drsquoun capteur autonome 3D Le stage consistera agravecreacuteer un deacutemonstrateur plastronique 3D imprimeacute sur thermoplastique Ce deacutemonstrateur auravocation de communication interneexterne pour montrer les avanceacutees techniques effectueacutees dans lecadre de la Chaire Le candidat devra reacutealiser un systegraveme de capteur autonome 3D Ce systegraveme estcomposeacute drsquoun circuit de reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie RF etou pieacutezoeacutelectrique un capteur (tempeacuterature

etou de vibration (agrave terminer)) drsquoun systegraveme antennaire drsquoun circuit eacutelectronique de controcircleLrsquoeacutetude consistera agrave

effectuer une recherche bibliographique sur les dispositifs plastroniques deacuteveloppeacutes selondiffeacuterentes technologies laser structuring film molding direct printingeffectuer une recherche sur les capteurs de faible consommationidentifier un deacutemonstrateur pertinent en regard du proceacutedeacute impression 3D concevoir reacutealiser (imprimer) et caracteacuteriser chaque bloc fonctionnelconcevoir un deacutemonstrateur imprimer le deacutemonstrateurcaracteacuteriser le deacutemonstrateur

Lrsquoobjet fabriqueacute sera preacutesenteacute au sein de Schneider Electric et dans les salons et confeacuterencesspeacutecifiques lieacutes aux innovations plastroniques PROFIL DU CANDIDAT De formationRadiofreacutequence et Systegraveme eacutelectronique le candidat devra faire preuve drsquoune grande curiositeacuteet drsquoune grande aptitude au travail en eacutequipe ainsi que

ecirctre capable de reacutealiser une bibliographie (benchmarking) et reacutediger une synthegravese de cetterecherchemaicirctriser la conception et la caracteacuterisation des circuits RFavoir les compeacutetences en programmation (C++ Matlabhellip)ecirctre force de proposition avoir des aptitudes agrave lrsquoinnovation

Le candidat devra faire preuve drsquoautonomie mais pourra srsquoappuyer sur une eacutequipe interdisciplinairealliant la maicirctrise des proceacutedeacutes drsquoimpression (LGP2) de la caracteacuterisation RF (IMEP-LaHC) dugeacutenie meacutecanique et de la robotique (IUT Geacutenie Meacutecanique et Plateforme CIM de S-Mart DS) ainsique des mateacuteriaux thermoplastiques et des applications viseacutees (Schneider Electric)REMUNERATION bull Indemniteacutes de stage 530 euro brut mois CONTACT bull Tan-Phu Vuong(Grenoble INPIMEP-LaHC) tan-phuvuonggrenoble-inpfr bull Nadegravege Reverdy-Bruas (GrenobleINPLGP2) nadegereverdy-bruaspagoragrenoble-inpfr bull Denis Curtil (Grenoble INPLGP2)

deniscurtilpagoragrenoble-inpfr


DEacuteTECTION DES NANOPARTICULES CHARGEacuteES PAR UN CAPTEUR Agrave BASEDE SILICIUM SUR ISOLANT AVEC CONTACTS MEacuteTALLIQUES PREacuteVUE DECONCEPT DE DEUX MEacuteTHODES DE LECTURE ORIGINALES LESFLUCTUATIONS DU COURANT ET LE POTENTIEL HORS-EacuteQUILIBRE (STAGE)



Silicon on insulator sensor with metal deposited contacts for detection of chargednanoparticles proof of concept of two original electrical methods fluctuation-enhancedsensing and out-ofequilibrium body potential FMNT laboratories involvedAdvisors IMEP-LAHC C Theodorou christoforostheodorougrenoble-inpfr I Ionica IrinaIonicagrenoble-inpfrLMGP Marianne Weidenhaupt marianneweidenhauptgrenoble-inpfr Contextobjectives In thewide family of bio-chemical sensors the ISFETs (Ion Sensing Field Effect Transistors) occupy a placeof honor thanks to their multiple advantages eg in terms of miniaturization sensitivitycointegration with reading circuitry etcsup1 The working principle of such a device is based on the shiftof the threshold voltage of a transistor due to the intentional addition of charges-to-be-detected inthe proximity of its channel The resulting conductivity drain-current modulation is then measuredin (quasi)-static conditions in which externally applied voltages are slow enough and the device isassumed at equilibrium at every measurement point In this context the objective of the internshipis to prove the feasibility of detection based on two original dynamic methods exploited in a simpleFET-like sensor made of silicon-on-insulator

Monitoring the evolution of out-of-equilibrium potential VB of the top semiconductor in1presence of the molecules to-be-detected The interest of measuring VB instead of draincurrentconductance resides in the fact that the potential signature is very strong in the regionwere the drain current level is very small sup2 this simplifies the measurement and can reducethe power consumption of the sensorMonitoring the drain current fluctuations in time by noise measurements This principle is2based on the effects of dynamic interaction between surface traps and electrons of depositedmolecules leading to a unique characteristic noise spectrum for each sensing targetsup3 Anincreased sensitivity as well as a better selectivity can be expected with this approach

During the internship validation of the proposed methods willbe performed thanks to simple ldquomodelrdquo charges such as carboxylate-functionalized polystyrenelatex beads deposited on the Si film surface The interest in starting with such particlesresides in the simplicity of the deposition from colloidal solutions without any need of surfacefunctionalization The amount of charges can also be simply tuned by derail dilutions of the

beads or mixtures of charges and uncharged beadsRequested competencesThe internship isdealing with an interdisciplinary topic covering a wide panel of know-hows from thesemiconductor device physics at equilibrium in out-of-equilibriumdynamic conditions toelectrical characterization and modeling (C Theodorou M Bawedin I Ionica from IMEP-LAHC) to the chemistry of the particles and later-on bio-sensing (M Weidenhaupt fromLMGP) The candidate must have a very good background in semiconductor physicscharacterization of semiconductor devices Knowledge of concepts in bio-chemical sensing willbe a plusThe candidate is expected to enjoy experimental work and development of adaptedprotocols Scientific curiosity and motivation are mandatory qualities in order to take fulladvantage of the multidisciplinary scientific environment of this internship and to gainexpertise for hisher future careerTo apply send your CV tochristoforostheodorougrenoble-inpfr and IrinaIonicagrenoble-inpfr__________________________________________________________________________________________________________ 1 Bergveld P Sensors and Actuators B Chemical 2003 88 (1) p1 Moser N etalIEEE Sensors Journal 2016 16 (17) p 6496 2 Benea L etal Solid-State Electronics 2018143 p 69 3 Kish L B etalIEEE Trans on Nanotechnology 2011 10 (6) p 1238Rumyantsev S etal IEEE Sensors Journal 2013 13 (8) p 2818

Laboratoire FMNT IMEP-LaHc LMGPCode CEA IMEPLAHC-CMNE-20-10-2020Contact IrinaIonicagrenoble-inpfr

CIRCUITS INTEacuteGREacuteS OPTIQUES ET DIEacuteLECTROPHOREgraveSE VERS DESAPPLICATIONS POUR LA MESURE DE CONCENTRATION BACTEacuteRIENNE(STAGE)



Master thesis Master Recherche PFE (5 to 6 month) Integratedoptical circuits and dielectrophoresis Towards bacterial sensing applications

IMEP-LaHC is one of the leading laboratories in the field of integrated optics and more specificallyof photonics on glass Striving for innovation one of our goals is to fabricate integrated devicesdedicated to sensing applications such as bacteria detection Indeed monitoring of bacterialconcentration is critical in various fields such as agri-food industry or environmental monitoring Forthis aim IMEP-LaHC develops collaborations with the Institut des Geacuteosciences et delrsquoEnvironnement (IGE) and the Laboratoire des Microbiologies Signaux et Microenvironnement(LMSM) For these partners the design and fabrication of a compact reusable and portable opticalsensor would be a major step for efficient and continuous in-situ measurements Our objective is todevelop an innovative solution that does not require a functionalization layer to trap the bacteria inthe sensing area We thus aim at co-integrating optical waveguides with electrodes designed fordielectrophoresis (DEP) applications12 An alternative voltage is applied on metallic electrodes inorder to create a non-uniform electric field It can trap polarizable particles such as bacteria close toan optical waveguide leading to a change of the refractive index of its superstrate This Masterrsquosthesis is the continuation of a previous Masterrsquos subject that has delt with the DEP electrodersquosdesign and fabrication This one is focused on the co-integration of the electrodes with a Mach-Zehnder optical interferometer and a microfluidic cavity The aim is to provide a proof of concept ofa first sensorrsquos design by detecting bacteria-sized latex beads as a model The main specifications ofthe subject are

The realization and characterization of a device co-integrating the DEP electrodes with anoptical straight waveguideThe design and fabrication of a sensorrsquos prototype co-integrating the DEP electrodes with aMach-Zehnder interferometerA first validation of the prototype via the sensing of bacteria-sized latex beads

To fulfill these objectives the student will become familiar with the subject through a bibliographicresearch on integrated sensors dedicated to bacterial concentration and Mach-Zehnderinterferometer Heshe will also be trained for various techniques of design and fabrication Thetraining includes in particular

Clean room processes for the metallic deposition and integrated optics microfabrication processes for the realization of the microfluidic chamber integrated optics on glass technology (ion diffusion on glass) simulation tools dedicated to guided optics propagationoptical characterizations of integrated devices

This Masters subject is a preliminary work for a future PhD subject dealing with the integration ofa full bacteria sensor3 Depending on the students motivation and progress a last task could dealwith the integration of the optical function in a more complex circuit or the optimization of themicrofluidic chamber (fabrication process material usedhellip) Advisors Elise GHIBAUDOeliseghibaudogrenoble-inpfr - 04 56 52 95 31 Davide BUCCI davidebucciphelmagrenoble-inpfr 04 56 52 95 39 laboratoire IMEP ndash LaHC MINATEC ndash INPG 3 Parvis Louis Neacuteel BP 257 38016Grenoble Cedex 1 - France 1 L Cui T Zhang and H Morgan J Micromech Microeng 12 (2002)7ndash12 2 J Suehiro et al J Phys D Appl Phys 32 (1999) 2814 3 S Tokonami T Iida AnalyticaChimica Acta 988 (2017) 1-16


SIMULATION FABRICATION ET CARACTEacuteRISATION DE TRANSDUCTEURS AgraveBASE DE NANOFILS PIEacuteZOEacuteLECTRIQUES (STAGE)



Sujet de stage Peacuteriode premier semestre 2021 Simulation fabrication et caracteacuterisation detransducteurs agrave base de nanofils pieacutezoeacutelectriques IMEP-LaHC LMGP MINATEC Grenoble -

France

Mots clefs Nanotechnologies Nanofils Pieacutezoeacutelectriciteacute Physique du semiconducteurCaracteacuterisation Simulation FEM Description du projet Ces derniegraveres anneacutees un inteacuterecirctcroissant srsquoest manifesteacute au sein de la communauteacute scientifique internationale pour lrsquoeacutetude desnanofils dont le caractegravere unidimensionnel (1D) leur confegravere des proprieacuteteacutes (eacutelectriquesmeacutecaniques) uniques Ces proprieacuteteacutes peuvent ecirctre exploiteacutees avantageusement pour diffeacuterentesapplications de type capteurs actionneurs ou systegravemes de reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie (Fig 1) [1] Parcontre les performances de ces dispositifs sont fortement affecteacutees par diffeacuterentes paramegravetres densiteacute de nanofils dimensions eacutetats de surface et niveau de dopage entre autres [2]

Fig 1 Structure drsquoun nano-geacuteneacuterateurpieacutezoeacutelectrique inteacutegrant des nanofils de ZnO Le sujet de ce stage se focalise sur latransduction meacutecanique agrave eacutelectrique utilisant un mateacuteriau composite agrave base de nanofils (NFs) deZnO Ces nano-composites pourront avoir des proprieacuteteacutes ameacutelioreacutes par rapport aux couches mincespieacutezoeacutelectriques [3][4] Lrsquoobjectif du stage est de fabriquer des nano-composites pieacutezoeacutelectriques agravebase de nanofils de ZnO fabriqueacutes par deacutepocirct chimique en phase vapeur aux organomeacutetalliques(MOCVD) [5] Cette technique permet drsquoeacutelaborer des reacuteseaux de nanofils avec une grande qualiteacutestructurale et optique sur une grande varieacuteteacute de substrats tels que le silicium Les nanofils de ZnOseront caracteacuteriseacutes par MEB DRX AFM et drsquoautres techniques conventionnelles avec le souci demettre en eacutevidence et controcircler les effets de surface dans ces objets Les dispositifs fabriqueacutes serontcaracteacuteriseacutes en utilisant des bancs de test speacutecifiques Le candidat travaillera donc sur 4 objectifsdiffeacuterents mais correacuteleacutes

Participer agrave la croissance de nanofils par MOCVD1Participer agrave la fabrication de nano composites inteacutegreacutes sur silicium2Caracteacuterisation eacutelectromeacutecanique des dispositifs fabriqueacutes gracircce agrave un banc de test speacutecifique3

Eventuellement lrsquoeacutetudiant pourra participer agrave la modeacutelisation des composites pieacutezoeacutelectriques enutilisant un logiciel commercial de calcul drsquoeacuteleacutements finis (FEM) La reacutealisation de ces objectifs nous

permettra une meilleure compreacutehension des pheacutenomegravenes mis en jeu et permettra de deacutegager despistes doptimisation pour des applications de reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie ou capteur Lela candidat(e)beacuteneacuteficiera drsquoun cadre de collaboration deacutejagrave eacutetabli entre les laboratoires LMGP et IMEP-LaHC(projet ANR SCENIC 2021-2024 incluant aussi C2N et GEEPS) Une poursuite en thegravese de doctoratest possible Reacutefeacuterences [1] S Lee R Hinchet Y Lee Y Yang Z-H Lin G Ardila L Montes MMouis Z L Wang Ultrathin Nanogenerators as Self-poweredActive Skin Sensors for Tracking EyeBall Motion Adv Funct Mater 24 (2014) p 1163-1168 [2] R Tao M Mouis G Ardila ldquoUnveilingthe Influence of Surface Fermi Level Pinning on the Piezoelectric Response of SemiconductingNanowiresrdquo Adv Electron Mater 4(1) (2018) p 1700299 [3] R Tao G Ardila L Montes and MMouis ldquoModeling of semiconducting piezoelectric nanowires for energy harvesting and sensingrdquoNano energy 14 (2015) p62-76 [4] R Tao M Parmar G Ardila P Oliveira D Marques LMontegraves M Mouis ldquoPerformance of ZnO based piezo-generators under controlled compressionrdquoSemiconductor Science and Technology 32(6) (2017) p 064003 [5] Q C Bui G Ardila ESarigiannidou H Roussel C Jimeacutenez O Chaix-Pluchery Y Guerfi F Bassani F Donatini XMescot B Salem V Consonni rdquoMorphology Transition of ZnO from Thin Film to Nanowires onSilicon and its Correlated Enhanced Zinc Polarity Uniformity and Piezoelectric Responsesrdquo ACSApplied Materials amp Interfaces 12(26) (2020) p 29583-29593 Deacutetails Dureacutee de 4 agrave 6 mois(premier semestre 2021) Niveau PFE Ecole dingeacutenieur Master 2 Lieu IMEP-LAHC LMGP Minatec Grenoble Encadrants Gustavo ARDILA (ardilargminatecgrenoble-inpfr) VincentCONSONNI (vincentconsonnigrenoble-inpfr) Laboratoire de recherche IMEP-LAHC MINATEC Grenoble LrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dans le centre drsquoinnovation de Minatec Il collaboreavec plusieurs grands industriels (ST-Microelectronics SOITEC etc) et centres microeacutelectroniquespreacuteindustriels (LETI LITEN IMEC Tyndall) LeLa stagiaire travaillera au sein du groupeComposant MicroNanoElectronique Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves auxplateformes technologiques (salle blanche) et de caracteacuterisation du laboratoire LMGP MINATEC Grenoble Le LMGP est localiseacute dans le centre drsquoinnovation de Minatec et regroupe des activiteacutes enphysico-chimie des (nano)-mateacuteriaux incluant leur synthegravese par deacutepocircts chimiques et leurcaracteacuterisation structurale LeLa stagiaire travaillera au sein de lrsquoEquipe laquo Nanomateacuteriaux etHeacuteteacuterostructures Avanceacutees raquo Contacts Gustavo ARDILA ardilargminatecgrenoble-inpfr0456529532 Vincent CONSONNI vincentconsonnigrenoble-inpfr 0456529358

Laboratoire FMNT IMEP-LaHc LMGPCode CEA IMEPLAHC-CMNE-12-10-2020Contact ardilargminatecgrenoble-inpfr



Offre ndeg20200918

Contexte Les diodes eacutelectroluminescentes (LED) UV remplacent progressivement les lampes agravemercure traditionnelles gracircce agrave leur tregraves faible consommation leur longue dureacutee de vie et leurgrande compaciteacute Aujourdrsquohui ces LED UV sont reacutealiseacutees agrave partir de semi-conducteurs nitrures III-N (GaN AlN et InN) crucircs par eacutepitaxie en couche minces pour reacutealiser des puits ou des boicirctesquantiques qui eacutemettent fortement Typiquement leacutemission des LED agrave base dAlGaN peut couvrirtoute la gamme spectrale UV-A (λ=400-315 nm) et UV-B (λ=315-280 nm) qui sont employeacutes pourdes applications meacutedicales (traitement des maladies de peau phototheacuterapie) la deacutetection optique lapolymeacuterisation et lrsquoUV-C (λ=280-200 nm) ayant des applications bacteacutericides performantesActuellement les LED UV agrave base drsquoAlxGa1-xN atteignent des efficaciteacutes quantiques internesnettement infeacuterieures agrave celle obtenues pour les LED bleues agrave base de GaN (infeacuterieures agrave 40 contre80 pour les LED bleues) et notamment les LED qui visent une eacutemission dans lrsquoUVC quinrsquoatteignent que quelques drsquoefficaciteacute Les faibles valeurs drsquoefficaciteacute quantique des puits AlGaNsont en partie lieacutees agrave la forte densiteacute de dislocations de la couche dAlN ou drsquoAlGaN sur saphir quisert agrave la croissance des puits AlGaN Une alternative pour srsquoaffranchir de lrsquoimpact neacutefaste desdislocations serait de remplacer la technologie planaire utiliseacutee pour fabriquer ces LED par uneapproche baseacutee sur des nanostructures 3D crsquoest-agravedire des nanofils sur lesquels les puits quantiquesseraient crucircs radialement Cette approche de nanostructures coeur-coquille offre la perspectivedune meilleure qualiteacute structurelle pour les puits quantiques et donc une augmentation delefficaciteacute quantique interne Objectif Dans ce contexte lrsquoobjectif du stage de Master est dereacutepondre au premier besoin technologique de la fabrication de ces nanosources UV la structurationpar gravure plasma de fils drsquoAlN et de GaN de diamegravetre infeacuterieure agrave 200nm et long de 3-4μm soitayant des facteurs de forme de lrsquoordre de 30-40 Ce point neacutecessite une compreacutehensionfondamentale des meacutecanismes de gravure par plasma de nitrures de semiconducteurs III-V de typeAlN GaN Ce travail sera effectueacute au sein de lrsquoeacutequipe laquo Proceacutedeacute de gravure par plasma raquo duLaboratoire des Technologies de la Microeacutelectronique (LTM) laboratoire de recherche affilieacute auCNRS et lrsquoUniversiteacute Grenoble Alpes (UGA) situeacute sur le site du CEA-LETI agrave Grenoble Cette eacutequipemegravene une recherche technologique amont dans le domaine des proceacutedeacutes de gravure par plasma Cestage srsquoinscrit dans le cadre drsquoune collaboration entre le LTMCNRS et le PHELIQS laboratoire dudeacutepartement de recherche fondamentale (DRF) du CEA qui a une expeacuterience de longue date sur lacroissance par MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy) de nitrure de semiconducteurs III-V(AlN AlGaN GaN) deacutedieacutes agrave lrsquoeacutelaboration de nouveaux dispositifs optoeacutelectroniques pour le visible etlrsquoUV Travail demandeacute Lors de ce stage lrsquoeacutetudiant devra prendre en charge le deacuteveloppement deproceacutedeacutes de gravure plasma impliqueacutes dans la fabrication de fils drsquoAlN et de GaN ainsi que leurcaracteacuterisation Ces deacuteveloppements seront reacutealiseacutes sur les reacuteacteurs de gravure industriels agravesource inductive (Inductively coupled plasma ICP) du LTMCNRS localiseacutes dans les salles blanchesdu CEALETI Les mateacuteriaux et empilements agrave graver seront fournis par le PHELIQSLETI Unmasque de lithographie sera speacutecialement conccedilu pour reacutealiser des plots de tailles agressives(lt100nm) avec des densiteacutes diffeacuterentes Ces motifs seront agrave transfeacuterer par gravure plasma dans lesempilements de mateacuteriaux sous-jacents Pour caracteacuteriser ces proceacutedeacutes lrsquoeacutetudiant sera ameneacute agrave sefamiliariser aux techniques drsquoellipsomeacutetrie pour eacutevaluer des vitesses de gravure de la microscopieeacutelectronique pour eacutevaluer la morphologie des profils obtenus et de la spectromeacutetrie agrave rayons X(XPS) pour caracteacuteriser chimiquement les surfaces apregraves gravure et ainsi apporter unecompreacutehension sur les interactions plasmasurface lors du proceacutedeacute de gravure Le deacutefi associeacute agrave ce

projet de stage est la reacutealisation de nanofils avec des facteurs de forme supeacuterieurs agrave 30 preacutesentantdes profils anisotropes et un minimum de dommages sur les flancs dommages pouvantcompromettre la luminescence du composant final Les nanofils ainsi obtenus pourront ecirctreexploiteacutes par le PHELIQS associeacute agrave ce projet qui pourra prendre en charge la croissance desstructures actives par MOVPE Dans ce contexte lrsquoeacutetudiant en stage pourra assister auxexpeacuterimentations de croissance au PHELIQS et participer aux discussions pour lrsquoameacutelioration desproceacutedeacutes

Laboratoire LTMCode CEA 20200918Contact erwinepargonceafr

ANALYSE ET CONTROcircLE DE BACTEacuteRIES PAR MICROCAVITEacute OPTIQUE(THEgraveSE)



La pression de radiation est la force exerceacutee par la lumiegravere lorsqursquoelle rencontre ou traverse unobjet Cette force si petite soit-elle peut permettre de deacuteplacer ou manipuler agrave la maniegravere drsquounemini pince des objets de dimension micromeacutetrique Geacuteneacuteralement mis en œuvre au travers drsquounmicroscope on parle alors de pince optique Le laboratoire a une longue expeacuterience dans lrsquoeacutetude desmicrocaviteacutes agrave cristaux photoniques il y a eacuteteacute deacutemontreacute que les microcaviteacutes optiques dans la filiegravereSOI permettent de reacutealiser un confinement extrecircmement efficace du champ eacutelectromagneacutetique tantdu point de vue spectral que spatial La mise en eacutevidence et la quantification des forces optiques(pression de radiation et gradient) geacuteneacutereacutees par ces microcaviteacutes a eacuteteacute obtenue par lrsquoobservation dumouvement de particules micromeacutetriques placeacutees en solution agrave proximiteacute des structures Il a pu ainsiecirctre deacutemontreacute que ces systegravemes optofluidiques permettent le pieacutegeage lrsquoassemblage lamanipulation et le tri de micro-nano objets en suspension Nous avons franchi une eacutetapesuppleacutementaire en reacuteussissant agrave identifier une bacteacuterie pieacutegeacutee sur le piegravege gracircce agrave sa signatureoptique Dans le cadre de ce sujet de thegravese nous envisageons de poursuivre ces eacutetudes en eacutevaluantles potentialiteacutes de ces technologies optofluidiques dans le domaine de la biologie cellulaire Unepremiegravere eacutetape sera de faire eacutevoluer les composants vers un systegraveme inteacutegreacute permettant deconserver une viabiliteacute cellulaire compatible avec les contraintes des mesures spectroscopiquesLrsquoobjectif final de cette thegravese sera de proposer un systegraveme optofluidique silicium permettantdrsquoanalyser etou controcircler dynamiquement le comportement drsquoune cellule en fonction drsquoagentexteacuterieur (antibiotique chaleur nourriturephage) Les travaux seront conduits en collaborationavec les eacutequipes speacutecialiseacutees dans les technologies du vivant et de la santeacute

Laboratoire IRIG PHELIQSCode CEA SL-DRF-20-0165Contact emmanuelpicardceafr

ETUDE ET DEacuteVELOPPEMENT DE BIOCAPTEURS PIEacuteZOTRONIQUES Agrave BASEDE ZNO (THEgraveSE)


Offre ndegIMEPLAHC-15052020-CMNE

Sujet de thegravese

Etude et deacuteveloppement de biocapteurs pieacutezotroniques agrave base de ZnO

IMEP-LaHC MINATEC Grenoble ndash France Date limite pour lrsquoapplication 31 Mai 2020

Mots clefs Nanotechnologies Nano fils Pieacutezoeacutelectriciteacute Bio capteur Physique du semi-conducteur et technologie Description du projet Les nanofils (NF) pieacutezoeacutelectriques semi-conducteurs (GaN et ZnO entre autres) preacutesentent des proprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriques ameacutelioreacutees parrapport aux couches minces et au mateacuteriau massif du fait de leur plus grande flexibiliteacute de leursensibiliteacute agrave des forces plus faibles et eacutegalement agrave une ameacutelioration intrinsegraveque des coefficientspieacutezoeacutelectriques qui a eacuteteacute identifieacutee par de reacutecentes eacutetudes theacuteoriques et expeacuterimentales [1 2] Lecouplage de la polarisation pieacutezoeacutelectrique avec les proprieacuteteacutes semi-conductrices dans cesnanostructures permettent la conception de dispositifs laquo pieacutezotroniques raquo avec des nouvellesfonctionnaliteacutes et performances ameacutelioreacutes Ils peuvent ecirctre utiliseacutes notamment pour des applicationsde type capteurs de pression ou de contrainte des bio capteurs des photo-deacutetecteurs entre autres[3 4 5] En France le laboratoire lrsquoIMEP-LaHC a contribueacute dans ce domaine notamment aveclrsquoeacutetude de plusieurs dispositifs pieacutezotroniques agrave base de NFs uniques [6 7] Ces eacutetudes ont eacuteteacutereacutealiseacutees en collaboration avec des laboratoires et instituts de recherches locales et internationalesDans ce domaine la litteacuterature montre lrsquoeacutetude de divers dispositifs par contre tregraves peu drsquoeacutetudes onteacuteteacute reacutealiseacutees sur leur fiabiliteacute et leur dureacutee de vie Lrsquoobjectif de cette thegravese sera la conceptionlrsquoeacutetude et deacuteveloppement des nouvelles architectures de capteurs biologiques exploitantlrsquoeffet pieacutezotronique agrave partir de NFs Le but est de deacutevelopper des biocapteurs agrave hautesensibiliteacute fiabiliteacute et dureacutee de vie Lrsquoeacutetudiant aura agrave sa disposition tous les moyensexpeacuterimentaux du laboratoire ainsi quun accegraves agrave la plateforme technologique PTA pour lapreacuteparation de structures de test speacutecifiques (meacutetallisation de contacts connexions etc) Les NFsseront deacuteveloppeacutes agrave lrsquoIMEP-LaHC ou seront accessibles via diffeacuterentes collaborations Lafonctionnalisation des surfaces et manipulations biologiques seront reacutealiseacutees eacutegalement encollaboration avec des laboratoires partenaires (LMGP INL Institute Neacuteel INAChellip) Reacutefeacuterences [1] X Xu A Potieacute R Songmuang JW Lee T Baron B Salem and L Montegraves Nanotechnology 22(2011) [2] H D Espinosa R A Bernal M Minary‐Jolandan Adv Mater 24 (2012) [3] Y Zhang YLiu and Z L Wang Advanced Materials 23 (2011) [4] X Wang Am Ceram Soc Bull 92 (2013) [5]K Jenkins V Nguyen R Zhu and R Yang Sensors 15 (2015) [6] M Parmar E A A L Perez GArdila E Saoutieff E Pauliac-Vaujour and M Mouis Nano Energy 56 (2019) [7] YS Zhou RHinchet Y Yang G Ardila R Songmuang F Zhang Y Zhang W Han K Pradel L Montes MMouis and ZL Wang Adv Mater 25 (2013) Deacutetails Compeacutetences requises Il est souhaitableque le candidat aie des connaissances dans un ou plusieurs de ces domaines physique du semi-conducteur pieacutezoeacutelectriciteacute techniques de salle blanche et caracteacuterisations associeacutees (SEM etc)

fonctionnalisation de surfaces capteurs biologiques Les notes et le classement en licence et surtoutmaster sont un critegravere de seacutelection tregraves important pour lrsquoeacutecole doctorale Lieu IMEP-LAHC Minatec Grenoble Ecole doctorale EEATS (Electronique Electrotechnique AutomatiqueTraitement du Signal) speacutecialiteacute NENT (Nano Electronique Nano Technologies) Laboratoire derecherche IMEP-LAHC MINATEC Grenoble LrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dans le centredrsquoinnovation de Minatec Il collabore avec plusieurs grands industriels (ST-MicroelectronicsSOITEC etc) centres microeacutelectroniques preacuteindustriels (LETI LITEN IMEC Tyndall) et PMEs(CEDRAT etc) LeLa doctorant(te) travaillera au sein du groupe ComposantMicroNanoElectronique Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves aux plateformestechnologiques (salle blanche) et de caracteacuterisation du laboratoire Contacts Gustavo ARDILA (ardilargminatecgrenoble-inpfr)

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-15052020-CMNEContact ardilargminatecgrenoble-inpfr

DEacuteVELOPPEMENT DrsquoUN PROCEacuteDEacute INTEacuteGREacute DEREacuteFECTOTRANSMISSOMEacuteTRIE TEMPORELLE THZ Agrave EXCITATONPHOTOEacuteLECTRIQUE (THEgraveSE)


Offre ndegIMEPLAHC-14052020-RFM

Sujet de Thegravese Deacuteveloppement drsquoun proceacutedeacute inteacutegreacute dereacutefectotransmissomeacutetrie temporelle THz agrave excitaton photoeacutelectrique

Travail de thegravese Lrsquoobjectif de ce sujet de thegravese est de reacuteunir les compeacutetences compleacutementairesdes deux groupes RFM et PHOTO pour importer le savoir-faire de spectroscopie THz en lrsquoadaptant agravela mesure par reacuteflecto-transmissomeacutetrie temporelle (TDRTDT) sur dispositifs inteacutegreacutes Le travail dethegravese devra deacuteboucher sur la mise en place drsquoun banc drsquoexpeacuterimentation permettant la mesure dedispositifs standards par TDRTDT jusqursquoagrave 1 THz et sur la reacutealisation drsquoun outil logiciel inteacutegrant letraitement du signal adeacutequat pour extraire soit les proprieacuteteacutes eacutelectriques du dispositif sous test soitla permitiviteacute dieacutelectrique du mateacuteriau sous test La geacuteneacuteration et la deacutetection des signaux largebande se fera gracircce agrave des photodeacutetecteurs rapides inteacutegreacutes aux circuits agrave caracteacuteriser Les pointsinnovants associeacutes agrave ce sujet de thegravese sont les suivants

Mise en place drsquoun banc de mesure couplant excitations multiples par laser femtoseconde(banc optique) et mesure de signaux eacutelectriques par lrsquointermeacutediaire de pointes DC ou RF Deacuteveloppement de dispositifs inteacutegreacutes innovants inteacutegrant les photodeacutetecteurs rapides etles circuits agrave caracteacuteriserDeacuteveloppement drsquoun cadre theacuteorique permettant lrsquoextraction des paramegravetres de diffusion(paramegravetres S) agrave partir des mesures temporelles reacutealiseacuteesConception et reacutealisation de dispositifs type laquo Lab on Chip raquo permettant la mesure depermitiviteacute dieacutelectrique de films minces ou de mateacuteriaux disponibles en faible quantiteacuteConception et reacutealisation de photodeacutetecteurs semiconducteurs sur AsGa (Arseniure deGallium) puis sur Si (Silicium) permettant drsquoenvisager un transfert de la technologie demesure mise au point dans le cadre de la thegravese aux dispositifs standards de lamicroeacutelectronique (reacutealiseacutes sur Si) Etant donneacute les proprieacuteteacutes optoeacutelectroniques tregravesdiffeacuterentes de ces mateacuteriaux le proceacutedeacute de mesure devra ecirctre entiegraverement modifieacute (nouveaudesign de dispositifs) et le cadre theacuteorique adapteacute (signaux arbitraires non assimilables agrave desimpulsions ideacuteales)

Profil rechercheacute Nous souhaitons recruter un eacutetudiant titulaire drsquoun diplocircme niveau Master ouIngeacutenieur en eacutelectronique ou en physique appliqueacutee ayant un fort inteacuterecirct pour la recherche et pourle deacuteveloppement de meacutethodes expeacuterimentales innovantes La maicirctrise drsquoun outil deprogrammation (Python ou Matlab etchellip) et ou drsquoinstrumentation (LabView) est un plus Pourpostuler merci drsquoenvoyer votre candidature (fichier PDF unique) aux encadrants La candidaturedevra preacutesenter une lettre de motivation comprenant un bref exposeacute de vos expeacuteriences preacutealablesde stages ou professionnelles votre CV une copie des diplocircmes et des notes du niveau bac+ 3 auniveau master ou ingeacutenieur Contacts Encadrants Jean-Franccedilois ROUX maicirctre de confeacuterencesHDR en optoeacutelectrionique IMEP-LaHC 0479758755 jean-francoisrouxunivsmbfr Philippe

ARTILLA maicirctre de confeacuterences en hyperfreacutequences IMEP-LaHC 0479758818philippeartillanunivsmbfr Financement Allocation de type contrat doctoral Les frais lieacutes agravelrsquoexpeacuterimentation (fabrication de prototypes reacutealisation du banc de mesurehellip) et les frais demission et de publication seront en partie pris en charge par le projet ANR STEPforQubits Lieudrsquoexercice de la thegravese Laboratoire IMEP-LAHC Universiteacute Savoie Mont Blanc 73170 Le Bourget duLac Le (a) candidat (e) sera inteacutegreacute (e) au laboratoire IMEP-LaHC Universiteacute Savoie Mont Blanc etsera ameneacute(e) agrave se deacuteplacer sur difeacuterents sites pour les communicatins internatinales et nationaleset pour les expeacuterimentations Conditions Type drsquoallocation contrat doctoral Montant du salairebrut environ 1800 euros pendant trois ans Date de deacutebut 1er septembre 2020o

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-14052020-RFMContact jean-francoisrouxuniv-smbfr

DEacuteVELOPPEMENT DUN OUTIL DE MODEacuteLISATION 3D POUR SIMULER DESGUIDES OPTIQUES INTEacuteGREacuteS AVEC DES PROFILS CONTINUS COMPLEXES(THEgraveSE)


Offre ndegIMEPLaHC-11032020-PHOTO

PHD subject duration 36 months

Development of a 3D modeling tool to modelize integrated optical structure with complexprofile

Contact Alain MORAND alainmoranduniv-grenoble-alpesfr Date de deacutebut 1er September2021 Photonic devices can be developed in different substrates (Silicon Nitride Glass hellip) To designintegrated optic functions numerical modelling tools are necessary as FDTD FMM BPM hellip Thesetools are already distributed commercially by different companies All of these methods suffer fromthe staircase approximation The space domain is in fact discretized in small sections (square mostof the time) which doesnrsquot follow exactly the boundary of a waveguide An artificial roughnessappears at the interface inducing reflection or scattering The objective of this PHD is to develop a3D tool to minimize this effect in order to reach the ideal structure Then complex profile or realroughness waveguide could after be simulated with a good accuracy using this kind of tool For fewyears ago Fourier Modal Method has been developed in the world and in our lab [1 2] Andrecently we added a Fast Fourier Factorization module to eliminate the staircase problem [3] Thismodule has been implemented firstly in a Differential Method tool used to modelize the scattering ofgrating structure from a plane wave excitation We have implemented this module in the FMM tosimulate 2D optical waveguide This efficiency has been recently proved [4] Now we would like toadd this combination in a 3D version This tool could then be an excellent solution for a companydeveloping integrated optic structure A first goal it is to be able to add a real roughness of thewaveguide and to estimate its impact on the reflection attenuation losses or shift wavelengthresonance for resonator cavity A second goal is to have the possibility to design plasmonic structurewith different shape as triangular cylinder which can be complicated to simulate with classicalmethods Plasmonic excitation of the metal plane with a specifically roughness could also beanalyzed And finally the tool could be used to analyse the Quasi Normal Modes of the resonatorstructure in nanophotonic domain The requested skills or knowledges of the student

Guided wave theory electromagnetism (In optic or in radiofrequency domain)Computer sciencePython code and eventually C code

[1] J P Hugonin and P Lalanne ldquoPerfectly matched layers as nonlinear coordinate transforms ageneralized formulalizationrdquo J Opt Soc Am A 22 1844-1849 (2005) [2] D Bucci B Martin and AMorand ldquoApplication of the three-dimensional aperiodic Fourier modal method using arc elementsin curvilinear coordinatesrdquo JOSA A Vol 29 (3) pp 367-373 2012 [3] H Mohamad S Essaidi SBlaize D Macias P Benech and A Morand ldquoFast Fourier Factorization for differential method andRCWA a powerful tool for the modeling of non-lamellar metallic diffraction gratingsrdquo Optical andQuantum Electronics 52127 2020 lt101007s11082-020-2240-ygt [4] H Mohamad S Blaize AMorand and P Benech ldquoThe aperiodic differential method associated with FFF an efficientlelectromagnetic computational tool for integrated optical waveguides modelizationrdquo JOSA A Vol 37(6) pp 1014-1024 (2020) lt101364JOSAA387823gt PHD funding it will depend on the level of the

student in order to be funded by French ministry

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-11032020-PHOTOContact alainmoranduniv-grenoble-alpesfr




IMEP-LAHC CNRS Chambeacutery FRANCE

Offre POST- DOCTORANT

Dispositifs Teacuterahertz agrave fort rendement pour la nano-eacutelectronique quantique Nousrecherchons un chercheur post-doctorant dans le cadre du projet STEPforQubits (Short TeraHertz

Electrical Pulses for Qubits) financeacute par lagence ANR

CONTEXTE Les deacuteveloppements les plus reacutecents des circuits eacutelectroniques quantiques reacutealiseacutes agravepartir de gaz deacutelectrons 2D (2DEG) permettent drsquoenvisager la deacutemonstration dexpeacuteriencesdrsquoeacutelectronique quantique dans lesquelles un eacutelectron unique se comporterait comme un photonunique eacutemis dans un systegraveme optique quantique [1]Cependant il est alors neacutecessaire de pouvoirexciter controcircler et deacutetecter un eacutelectron unique avec une preacutecision temporelle de lrsquoordre de lapicoseconde Pour cela nous avons recours agrave loptoeacutelectronique ultra-rapide comme technique degeacuteneacuteration dimpulsions eacutelectriques picosecondes excitant les circuits eacutelectroniques Aujourdhuilutilisation de lasers femtosecondes permet en effet de geacuteneacuterer de telles impulsions qui possegravedentdes composantes freacutequentielles dans la gamme des THz Cette technique est souvent baseacutee sur descommutateurs photoconducteurs en GaAs et est couramment utiliseacutee pour des expeacuteriences dans ledomaine THz [2] Cependant agrave notre connaissance elle na jamais eacuteteacute appliqueacutee avec succegraves agraveleacutetude de circuits eacutelectroniques quantiques Cest pourquoi dans ce projet nous souhaitonsdeacutevelopper une nouvelle approche technologique pour lrsquoeacutelectronique quantique en inteacutegrant descircuits 2DEG agrave des dispositifs optoeacutelectroniques capables de geacuteneacuterer des impulsions eacutelectriquespicoseconde preacutesentant une dureacutee et une amplitude variables en fonction de lrsquoapplicationrechercheacutee

Objectifs du travail postdoctoral Les travaux seront axeacutes sur le deacuteveloppement et lacaracteacuterisation expeacuterimentale de nouveaux dispositifs photoconducteurs agrave fort rendement deconversion baseacutes sur la technologie GaAs La conception de ce composant tire parti des techniquesnano-photoniques et plasmoniques afin daccroicirctre son efficaciteacute [3] Apregraves eacutevaluation de leursperformances les dispositifs seront co-inteacutegreacutes avec un circuit 2DEG afin de deacutemontrer unepremiegravere expeacuterience quantique Collaboration et mise en reacuteseau La recherche sera effectueacutee ausein du groupe PHOTO agrave lIMEP-LAHC Universiteacute Savoie Mont-Blanc agrave Chambeacutery en collaborationavec le groupe QuantECA de lInstitut Neel CNRS agrave Grenoble Les deux groupes sont reconnus auniveau international et beacuteneacuteficient drsquoeacutequipements en eacutelectronique haute freacutequence lasers bancsTHz instrumentation cryogeacutenique salle blanche et centrale de nanofabrication Profil rechercheacute Nous souhaitons recruter un chercheur titulaire drsquoun doctorat en physique optique ou eacutelectroniqueLe post-doctorant retenu devra avoir une expeacuterience dans au moins un des domaines suivants Optique THz optique ultrarapide optoeacutelectronique composants semi-conducteurs Il devra montrersa capaciteacute agrave collaborer avec des chercheurs drsquoautres disciplines Pour postuler agrave ce poste mercidrsquoenvoyer votre candidature (fichier PDF unique) agrave J F Roux (voir coordonneacutees ci-dessous) Lacandidature devra preacutesenter une lettre de motivation comprenant un bref exposeacute de vos expeacuteriences

preacutealables votre CV une copie des diplocircmes de master et de doctorat et deux contacts de reacutefeacuterenceDate de deacutebut de contrat Avril 2020 Salaire net approximativement 2000 euro par mois Dureacutee12 mois (prolongeable jusqursquoagrave 3 ans) Contact Mr Jean-Francois ROUX jean-francoisrouxuniv-smbfr Foreseen start for the position April 2020 Net Salary (after taxes) Approximatively2000 euro per month Duration 12 months (extendable up to 3 years) Contact Dr Jean-FrancoisROUX jean-francoisrouxuniv-smbfr [1] Bauerle et al 2018 Rep Prog Phys 81 056503 [2]

Eusebe et al 2005 JAP 98 033711 [3] Georgiou et al ArXiV 200101341

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-02112020-PHOTOContact jean-francoisrouxuniv-smbfr

CARACTEacuteRISATION HAUT DEacuteBIT DE CONNECTEURS DE CIRCUITS IMPRIMEacuteSPOUR APPLICATIONS AEacuteRONAUTIQUES ET MILITAIRES (STAGE)


Offre ndegIMEPLaHC-31012020-RFM

Proposition de sujet de stage Master Ingeacutenieur eacutelectronique Amphenol-Socapex IMEP-LAHC Titre Caracteacuterisation haut deacutebit de connecteurs de circuits imprimeacutes pour

applications aeacuteronautiques et militaires

Contexte du sujet de stage La socieacuteteacute Amphenol-Socapex baseacutee agrave Thyez (74300) est un desleaders mondiaux de la connectique pour lrsquoaeacuteronautique et les applications deacutefense (environnementseacutevegravere) En collaboration avec Amphenol-Socapex le laboratoire IMEP-LAHC (UMR 5130) situeacute surle campus du Bourget-du-Lac (73370) a reacutealiseacute plusieurs eacutetudes en haute freacutequence de diffeacuterentesinterconnexions passives Pour sa gamme de connecteurs (BLP Board Level Products) Amphenol-Socapex souhaite caracteacuteriser plusieurs conceptions existantes afin de mieux connaicirctre leursperformances en haut deacutebit de donneacutees et de lancer de nouveaux deacuteveloppements sur des basesconnues et maicirctriseacutees Ces connecteurs doivent reacutepondre aux contraintes mateacuteriels imposeacutees par lesnormes IEEE8023-1000BASEKX et -10GBASEKX pour des deacutebits de 1 Gbits agrave 10 Gbits Travail destage Le travail de stage peut-ecirctre scindeacute en deux parties

Concevoir (HFSS) et reacutealiser (Kicad) plusieurs cartes eacutelectroniques de test (PCB) qui1permettront drsquoalimenter les connecteurs sous test agrave lrsquoanalyseur de reacuteseau vectoriel (VNA) drsquouncocircteacute tout en facilitant leur accouplement de lrsquoautre Ces cartes eacutelectroniques devrontpreacutesenter certaines proprieacuteteacutes fondamentales en adaptation drsquoimpeacutedance en utilisant desmateacuteriaux peu dispersifsProceacuteder aux mesures haute freacutequence sur les connecteurs (paramegravetres S) et comparer ces2mesures agrave plusieurs exigences normatives de maniegravere agrave deacuteterminer les performances de cesconnecteurs Les mesures devront ainsi couvrir une bande passante pouvant aller jusqursquoagrave 13GHz Les caracteacuteristiques des mesures concernent en particulier les pertes par insertion (IL)lrsquoadaptation (RL) et la diaphonie (NEXT FEXT) Des mesures de diagramme de lrsquooeil sonteacutegalement envisageacutees

Lrsquoacquisition et le traitement des donneacutees seront programmeacutes en langage Matlab Python Encompleacutement de ce travail la propagation de lrsquoincertitude de mesure sera eacutetudieacutee par une approcheMonte Carlo Compeacutetences Le(a) candidat(e) doit ecirctre curieux(se) et autonome Le(a) candidat(e)doit avoir un goucirct pour lrsquoexpeacuterimentation et la programmation Contact Philippe ARTILLANmaitre de confeacuterences IMEP-LAHC (0479758188) philippeartillanunivsmbfr CeacutedricBERMOND maitre de confeacuterences IMEP-LAHC (0479758128) cedricbermondunivsmbfrLieu Laboratoire IMEP-LAHC (UMR5130) Universiteacute de Savoie Mont Blanc 73170 Le Bourget duLac Dureacutee et reacutemuneacuteration Dureacutee de 4 agrave 6 mois La reacutemuneacuteration est de 39 eurosheure

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-31012020-RFMContact philippeartillanunivsmbfr

CONCEPTION ET CARACTEacuteRISATION DrsquoANTENNES DIRECTIVES ENTECHNOLOGIE SIW Agrave 60GHZ POUR DES APPLICATIONS WIRELESSINDUSTRIELLES (STAGE)



Sujet de stage Conception et caracteacuterisation drsquoantennes directives en technologie SIW agrave60GHz pour des applications Wireless industrielles

Mots-cleacutes Antenne SIW IOT millimeacutetrique Lieu Institut de MicroeacutelectroniqueElectromagneacutetisme et Photonique ndash LAboratoire dHyperfreacutequences et de Caracteacuterisation (IMEP-LAHC) Minatec - 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 ) LrsquoIMEP-LaHC est une uniteacute mixte de recherche(CNRSGrenoble INPUGAUSMB) de 180 personnes dont les sujets de recherche concernent lamicro et la nanoeacutelectronique la photonique et les microondes Dureacutee 6 mois Encadrants PrTan-Phu VUONG tan-phuvuonggrenoble-inpfr 0456529565 Suivi entreprise Dr AlejandroNiembro AlejandroNiembrosecom +33 4 76 39 43 69 1 Contexte La communication sans fil estde plus en plus preacutesente dans notre vie quotidienne Le nombre dobjets connecteacutes augmente defaccedilon exponentielle chaque anneacutee Les objets connecteacutes font reacutefeacuterence agrave une grande varieacuteteacute dedispositifs tels que les ordinateurs leacutelectrodomestique ou les voitures mais aussi une large liste decapteurs Diffeacuterentes bandes de freacutequences et diffeacuterents protocoles sont utiliseacutes comme parexemple WiFi Zigbee BLE dans la bande libre ISM 24 GHz Dans les derniegraveres anneacutees aveclrsquoarriveacutee de lrsquoIoT de nouvelles bandes de freacutequences ont eacuteteacute libeacutereacutes comme les bandes 24GHz et60GHz Il y a eacutegalement un essor de nouvelles technologies et de services proposeacutes tel que le WiFitregraves haut deacutebit 60GHz Aujoudrsquohui il y a un reacuteel besoin de nouvelles structures antennes agrave tregraves hautgain Ces antennes pourront servir pour diffeacuterentes applications Wireless millimeacutetriques afin desatisfaire les demandes de Schneider Electric Le laboratoire IMEP LAHC est speacutecialiseacute dans laconception et la caracteacuterisation des composants passifs Depuis 2010 lrsquoIMEP LAHC srsquointeacuteresseeacutegalement agrave la nouvelle technologie SIW et SIW creux LrsquoIMEP LAHC apportera son expertise et sesmoyens de simulation et de caracteacuterisation pour mettre en place cette eacutetude 2 Objectif du stageLe stage couvrira les aspects suivants

Bibliographie sur les solutions antennaires millimeacutetriques existantes Conception drsquoune antenne agrave forte directiviteacute en technologie SIW en polarisation dans le plan E Conception drsquoune antenne agrave forte directiviteacute en technologie SIW en polarisation dans le planH Caracteacuterisation de ces deux antennes SIW

3 Compeacutetences souhaiteacutees Logiciels CST Microwave Studio HFSS Matlab Mesures VNAPNA hellip 4 Reacutemuneacuteration 39euroheure pendant 5 mois ou 6 mois Merci drsquoadresser vos candidatures(CV + lettre de motivation) par mail aux encadrants indiqueacutes

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-24012020-RFMContact tan-phuvuonggrenoble-inpfr

DEacuteVELOPPEMENT DE SOLUTIONS POUR LrsquoIDENTIFICATION (THID) ETLrsquoAUTHENTIFICATION PAR DES APPROCHES NON INTRUSIVES DANS LEDOMAINE THZ (THEgraveSE)



Titre du sujet Deacuteveloppement de solutions pour lrsquoidentification (THID) etlrsquoauthentification par des approches non intrusives dans le domaine THz

Contacts Freacutedeacuteric GARET Cornel IOANA freacutedeacutericgaretuniv-savoiefr cornelioanagipsa-labgrenoble-inpfr IMEP-LAHC ndash Universiteacute Savoie Mont Blanc GIPSA Lab ndash Universiteacute GrenobleAlpes Bacirctiment Chablais - Campus Scientifique 11 Rue desMatheacutematiques 73376 Le Bourget du Lac ndash France 38400Saint-Martin-dHegraveres

LrsquoInstitut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique et LaboratoiredrsquoHyperfreacutequences et Caracteacuterisation (IMEP-LAHC) LrsquoIMEP-LAHC (UMR 5130) situeacute agraveChambeacutery (Savoie-73) megravene des recherches dans les domaines des Composants Micro et NanoElectroniques (thegraveme CMNE) des RadioFreacutequences et Millimeacutetrique (thegraveme RFM) et de laPHOtonique THz et de lrsquoOptoeacutelectronique (thegraveme PHOTO) Les personnels impliqueacutes dans ceprojet appartiennent au deacutepartement PHOTO et sont issus de lrsquoeacutequipe qui a joueacute un rocircle pionnierdans le deacuteveloppement de la spectroscopie THz en France agrave partir du milieu des anneacutees 90 Lelaboratoire a apporteacute des contributions majeures dans les domaines de lextraction preacutecise deparamegravetres mateacuteriaux et la deacutetermination de la reacuteponse THz (dans la gamme 100 GHz ndash 5 THz) dedispositifs complexes inteacutegrant des structures photoniques meacutetalliques ou dieacutelectriques agrave une ouplusieurs dimensions Il a par ailleurs proposeacute en 2011 une structure de principe de la premiegraverestructure de tag pour lrsquoidentification dans le domaine THz (THID) [1] Le laboratoireGrenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA Lab) Le GIPSA Lab (UMR 5216) megravenedes recherches theacuteoriques et appliqueacutees sur les signaux et les systegravemes produits et eacutechangeacutes parlrsquohomme ou ses environnements naturel et technologique Il se confronte agrave des mesures desdonneacutees des observations provenant des systegravemes physiques biologiques cognitifs ou artefactuelsdans le but de fournir des dispositifs de deacutecision drsquoaction et de communication viables performantset compatibles avec la reacutealiteacute physique et humaine Il sappuie sur un socle de theacuteories entraitement de linformation et en controcirclecommande pour le deacuteveloppement de modegraveles etdalgorithmes valideacutes par des impleacutementations mateacuterielles et logicielles De par la nature de sesrecherches GIPSA-lab maintient un lien constant avec des applications dans des domaines tregravesvarieacutes la santeacute lrsquoenvironnement lrsquoeacutenergie la geacuteophysique les systegravemes embarqueacutes lameacutecatronique les micro et nanosystegravemes les proceacutedeacutes et systegravemes industriels les

teacuteleacutecommunications les reacuteseaux les transports la seacutecuriteacute et la sucircreteacute de fonctionnementlrsquointeraction homme-machine lrsquoingeacutenierie linguistiquehellip Profil du candidat Le candidatideacutealement issu dun Master Recherche de type Physique ou EEA avec des compeacutetences eneacutelectromagneacutetisme traitement du signal et de lrsquoinformation analyse des pheacutenomegravenes transitoires etinfeacuterence de la physique dans les approches drsquoanalyse des donneacutees Des compeacutetences en machinelearning sont eacutegalement requises Il pourra par ailleurs preacutesenter des aptitudes en instrumentationetou Optique ou optoeacutelectronique Description du sujet Lrsquoidentification et lrsquoauthentification desproduits repreacutesentent aujourdrsquohui des enjeux mondiaux colossaux tant au niveau des sommes quedes emplois concerneacutes En effet de nombreux secteurs eacuteconomiques doivent faire face agrave denouvelles menaces lieacutees agrave lrsquoauthenticiteacute et lrsquointeacutegriteacute des documents ou des biens de consommationqursquoils produisent La contrefaccedilon est ainsi un fleacuteau au niveau mondial et entraicircne un manque agravegagner tregraves important pour de nombreux fabricants Le sujet de cette thegravese srsquoinscrit dans le cadredrsquoun projet regroupant 2 laboratoires de recherche lrsquoIMEPLAHC et le GIPSA Lab ainsi que 2 PME TIHIVE qui deacuteveloppe et commercialise un systegraveme drsquoimagerie THz et ARJO SOLUTION quideacuteveloppe et commercialise des solutions de lutte contre la contrefaccedilon Ce projet a pour objectif deconcevoir et mettre en oeuvre des solutions pour lrsquoidentification etou lrsquoauthentification de produitsmanufactureacutes Les solutions sont envisageacutees dans des gammes de freacutequences teacuterahertz (THz) 1) vialrsquoutilisation drsquoeacutetiquettes (tags) sans puce qui pourront ecirctre soit directement inteacutegreacutees ou plussimplement apposeacutees aux produits [2] 2) via lrsquoutilisation des proprieacuteteacutes intrinsegraveques desditsproduits en utilisant par exemple des images THz [3] Dans le cadre de cette thegravese le candidatseacutelectionneacute aura pour objectifs drsquoeacutetudier de proposer et de deacutevelopper diverses solutionsdrsquoidentification etou authentification pouvant ecirctre utiliseacutees dans le domaine des freacutequences THzcomme par exemples - Des tags baseacutes sur des structures peacuteriodiques et reacutesonnantes (structuresdiffractives par notamment) bas coucirct agrave base de polymegraveres et preacutesentant des signaturescaracteacuteristiques dans le domaine THz signatures auxquelles speacutecifiques et uniques [24] - Enutilisant directement la laquo signature intrinsegraveque raquo du produit obtenue par imagerie THz parexemplePlus preacuteciseacutement le travail consistera en diffeacuterentes eacutetapes

Concevoir fabriquer et caracteacuteriser (mesure des signatures) les tags THz Ces travaux serontplus particuliegraverement meneacutes agrave lrsquoIMEP-LAHCDeacutevelopper des meacutethodes de traitement des signatures afin drsquoeacutevaluer la richesse delrsquoinformation contenue et donc du potentiel applicatif des tags retenus Ces meacutethodes serontbaseacutees sur des solutions deacutejagrave deacutemontreacutees au GIPSA Lab [5] [6]Deacutevelopper une solution drsquoauthentification complegravete inteacutegrant un systegraveme deacuteveloppeacute agrave TIHIVEet un outil de traitement des signatures le tout tenant compte des contraintes applicativesreacuteelles (ARJO SOLUTIONS)Ce travail srsquoappuie donc sur plusieurs volets de rechercheapplicative compleacutementaires Un volet expeacuterimental visant agrave mettre en oeuvre des meacutethodes de mesures des signatures THzrechercheacutees spectroscopie THz dans le domaine THz (THz-TDS) ou encore imagerie THzpossiblement multi-spectraleUn volet theacuteorique visant agrave modeacuteliser le comportement de structures diffractives pouvant ecirctreagrave lrsquooriginede la richesse de la signature THz du tagEnfin la deacutefinition et la reacutealisation des algorithmes de traitement des donneacutees constitue unvolet agrave la frontiegravere de la physique et du traitement du signal Il vise agrave bacirctir les algorithmespour lrsquoidentification et la classification des tags agrave partir des descripteurs innovants

Logiciels Matlab Langage de programmation de type CC++ etou Python Mots cleacutes Spectroscopie THz dans le domaine temporel (THz-TDS) THz Tag techniques drsquoidentification etdrsquoauthentification Analyse spectrale des donneacutees analyse des signaux transitoires classificationmachine learning Deacutebut Octobre 2020 ndash CDD de 3 ans Salaire mensuel 1760 euro Brut (1340 euronet) Reacutefeacuterences [1] M Bernier F Garet E Perret L Duvillaret S Tedjinirdquo THz encodingapproach for secured chipless radio frequency identificationrdquo Applied Optics Vol 50 Issue 23 pp

4648-4655 (2011) [2] S Salhi F Bonnefoy S Girard M Bernier E Perret N Barbot R SiragusaF Garet Enhanced THz tags authentication using multivariate statistical analysis IRMMW201944th International Conference on Infrared and Millimeterwave ndash Paris ndash France (1st -06stSeptember 2019) [3] F Bonnefoy C Ioana M Bernier E Perret N Barbot R Siragusa F Garet Identification of random internal structuring THz tags using images correlation and SIWPD analysis IRMMW2019 44th International Conference on Infrared and Millimeterwave ndash Paris ndashFrance (1st -06st September 2019) [4] M Hamdi F Garet L Duvillaret Ph Martinez G EyminPetot Tourtollet rdquo Identification Tag in the THz Frequency domain using Low Cost and TunableRefractive Index Materialsrdquo Ann Des Teacuteleacutecom 68 7-8 pp 415-424 (August 2013)- DOI101007s12243-013-0374-7 [5] Angela Digulescu Irina Murgan Cornel Ioana Ion CandelAlexandru Serbanescu Applications of Transient Signal Analysis Using the Concept of RecurrencePlot Analysis Recurrence Plots and Their Quantifications Expanding Horizons 180 pp19-38 2016978-3-319-29921-1〈101007978-3-319-29922-8_2〉〈hal-01447912〉 [6] Angela Digulescu CornelIoana Alexandru Serbanescu Phase Diagram-Based Sensing with Adaptive Waveform Design andRecurrent States Quantification for the Instantaneous Frequency Law Tracking MDPI Sensors 201919 2434 doi103390s19112434

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-24012020-PHOTOContact fredericgaretuniv-savoiefr

BANC DE CARACTEacuteRISATION OPTIQUE MESURES SPECTRALES DEREacuteFLECTIVITEacute ET DE RENDEMENT QUANTIQUE (STAGE)



Institut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique etLAboratoire dHyperfreacutequences et de Caracteacuterisation

Banc de caracteacuterisation optique mesures spectrales de reacuteflectiviteacute et derendement quantique

Lieu Institut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique ndash LaboratoiredHyperfreacutequences et de Caracteacuterisation (IMEP-LaHC) Minatec - 3 parvis Louis Neacuteel CS 50257 38016 GRENOBLE Cedex 1 Sujet LrsquoIMEP-LaHC est une uniteacute mixte de recherche (CNRSGrenobleINPUGAUSMB) de 130 personnes dont les sujets de recherche concernent la micro et lananoeacutelectronique la photonique et les microondes Plusieurs plateformes techniques permettent demener agrave bien ces travaux de recherche dont une plateforme photonique inteacutegrant plusieurs bancs decaracteacuterisation optique Le stage concerne un banc de mesure de reacuteflectiviteacute spectrale et de reacuteponsespectrale deacutedieacute agrave lrsquoanalyse de composants optoeacutelectroniques et en particulier des cellulesphotovoltaiumlques et des photodeacutetecteurs Dans ce but un banc a eacuteteacute mis en place et un programmepermet de piloter les instruments (Labview) mais la phase de validation et de calibration du banc demesure reste agrave reacutealiser Le travail de lrsquoeacutetudiant consistera dans un premier temps agrave qualifier le bancde mesure agrave optimiser lrsquoinstallation et agrave modifier le programme existant Dans un deuxiegraveme tempsdes mesures seront reacutealiseacutees sur des composants optoeacutelectroniques Contacts Greacutegory Grosa(gregorygrosaminatecinpgfr) Anne Kaminski-Cachopo (annekaminskigrenoble-inpfr) Dureacuteedu stage 10 semaines Formations DUT Mesures Physiques Master 1

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-22012020-PHOTOContact gregorygrosaminatecinpgfr

CARACTEacuteRISATION RF DE POUDRES DE MAGNEacuteTITE (STAGE)



Proposition de sujet de thegravese Stage dePFE ou de Master - 2020 Caracteacuterisation RF de poudres de magneacutetite Mots-cleacutes Particules magneacutetiques Caracteacuterisation des mateacuteriaux en RF et Microondes Proprieacuteteacutes desmateacuteriaux Modeacutelisation eacutelectromagneacutetique et physique Lieu Institut de MicroeacutelectroniqueElectromagneacutetisme et Photonique ndash Laboratoire dHyperfreacutequences et de Caracteacuterisation IMEP-LaHC Minatec - 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLE Cedex 1 LrsquoIMEP-LaHC est uneuniteacute mixte de recherche (CNRSGrenoble INPUGAUSMB) de 180 personnes dont les sujets derecherche concernent la micro et la nanoeacutelectronique la photonique et les microondes Dureacutee 6mois Encadrants Pr VUONG Tan-Phu tan-phuvuonggrenoble-inpfr 0456529565 Pr XAVIERPascal pascalx avieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569 Suivi entreprise LE BOUTEILLERPhilippe philippele-bouteiller hymagincom 1 Contexte La socieacuteteacute HYMAGrsquoIN produit unepoudre drsquooxyde de fer la magneacutetite et souhaite la commercialiser pour diffeacuterentes applicationsfaisant appel agrave ses proprieacuteteacutes magneacutetiques HYMAGrsquoIN cherche agrave caracteacuteriser les proprieacuteteacutesmagneacutetiques intrinsegraveques de ses produits mais eacutegalement les proprieacuteteacutes de mateacuteriaux preacutepareacutes enincorporant la poudre de magneacutetite agrave diffeacuterents taux de charge dans des matrices de type argilesreacutesines eacutepoxy peintures etc La permeacuteabiliteacute complexe fait partie de ces proprieacuteteacutes dans desgammes de freacutequence allant du MHz agrave quelques GHz HYMAGrsquoIN produit diffeacuterents types demagneacutetites qui se distinguent les unes des autres par leurs proprieacuteteacutes physicochimiquesdistribution de tailles formes compositions chimiques Ces diffeacuterents paramegravetres sont de nature agraveimpacter les proprieacuteteacutes magneacutetiques des poudres et des mateacuteriaux dans lesquels elles sontincorporeacutees En mesurant les proprieacuteteacutes magneacutetiques de diffeacuterentes poudres HYMAGrsquoIN souhaitedonc comprendre lrsquoimpact de ces diffeacuterents paramegravetres et pouvoir ainsi reacutepondre agrave des questionstelles que Comment optimiser la magneacutetite etou la formulation pour maximiser lapermeacuteabiliteacute Enfin HYMAGrsquoIN souhaite comparer les proprieacuteteacutes de ses produits avec drsquoautresmateacuteriaux deacutejagrave utiliseacutes dans les applications consideacutereacutees tels que les ferrites de diffeacuterents typesDes mesures comparatives doivent donc ecirctre meneacutees avec des produits du commerce poudres oumateacuteriaux deacutejagrave formuleacutes Le laboratoire IMEP-LaHC apporte son expertise et ses moyens decaracteacuterisation pour mettre en place cette eacutetude HYMAGrsquoIN apporte un support externe pourlrsquoaccomplissement de ce stage assureacute par Philippe Le Bouteiller 2 Objectif du stage Le stagecouvrira les aspects suivants

Bibliographie et approche theacuteorique du comportement magneacutetique de la magneacutetite Evaluation de la faisabiliteacute et de la pertinence de la mesure directe sur les poudres Mise en place de protocoles de mesure sur les mateacuteriaux incorporant les poudres demagneacutetite et sur les poudres directement le cas eacutecheacuteant Reacutealisation de mesures eacutechantillons de diffeacuterentes magneacutetites et de mateacuteriaux agrave diffeacuterentstaux de charge Mesures comparatives avec des mateacuteriaux deacutejagrave commercialiseacutes benchmark Reacuteflexion sur les applications envisageables dans les domaines couverts par le laboratoire eacutelectronique spatial

Merci drsquoadresser vos candidatures (CV + lettre de motivation) par mail aux encadrantsindiqueacutes

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-17122019-RFMContact pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr

ETUDE DrsquoUN SYSTEgraveME DrsquoALIMENTATION SANS FILS POUR IMPLANTSMEacuteDICAUX (STAGE)


Offre ndegIMEPLaHC-10122019-CMNE

Sujet de stage Etude drsquoun systegraveme drsquoalimentation sans fils pour implantsmeacutedicaux

Contexte et objectifs La reacutecolte drsquoeacutenergie ambiante (Energy Harvesting) [1] et plus reacutecemmentle transfert de puissance sans fil (Wireless Power Transfert) [2] sont deux techniques qui sont deplus en plus utiliseacutees pour accroicirctre lrsquoautonomie de dispositifs autonomes tels que les implantsmeacutedicaux Dans ce cas particulier la gamme de puissance que lrsquoon cherche agrave obtenir est de lrsquoordrede la dizaine de mW ce qui permettra de recharger un implant se trouvant agrave plusieurs centimegravetresde la surface de la peau Dans le cadre de ce stage le transfert de puissance sera opeacutereacute par ultrasonsqui sont utiliseacutes de faccedilon routiniegravere par le corps meacutedical pour de lrsquoimagerie meacutedicale (eacutechographie)ou pour de la theacuterapie Il srsquoagira de concevoir un dispositif pieacutezoeacutelectrique inteacutegrable dans unimplant qui permette de convertir une excitation ultrasonore en eacutelectriciteacute La conversion devra sefaire avec le rendement le plus eacuteleveacute afin de ne pas avoir agrave utiliser des puissances excitatricessupeacuterieures aux doses admissibles par les tissus (peau muscle graisse etc) De plus le choix desfreacutequences drsquoexcitation devra ecirctre compatible avec les contraintes de lrsquoutilisation meacutedicale(eacutechauffement cavitation) Ce stage se deacutecompose en trois parties La premiegravere sera deacutedieacutee agrave lamodeacutelisation de la chaine de transfert (excitateurpeauboitierreacutecepteur) de puissance par ultrasonsafin drsquoobtenir une dizaine de mW sur une charge eacutelectrique situeacutee dans lrsquoimplant Les modeacutelisationsseront effectueacutees sous Matlab Cette phase de modeacutelisation devra permettre agrave partir drsquoune gammede freacutequence drsquoexcitation et de puissance incidente de concevoir un capteur ultrasonore optimiseacute enfonction de sa taille de son mode de vibration du mateacuteriau pieacutezoeacutelectrique utiliseacute etc La secondephase du projet portera sur la mise en œuvre drsquoun dispositif en utilisant des techniques deprototypage rapide Finalement la derniegravere partie du projet sera axeacutee sur la caracteacuterisationeacutelectromeacutecanique du systegraveme (geacuteneacuterateur + tissus + implant) Ce stage srsquoinscrit dans le cadre desthegravemes de lrsquoaxe eacutenergie de la Feacutedeacuteration des Micro et Nano Technologies Le stagiaire sera localiseacuteau CIME-Nanotech (httpscimegrenoble-inpfr) et beacuteneacuteficiera de lrsquoencadrement de deux eacutequipesdes laboratoires TIMA et IMEP-LaHC

Profil rechercheacute Elegraveve ingeacutenieur ou eacutetudiant en Master 2 Connaissances speacutecifiques Connaissances de la meacutecanique des milieux continus et de lrsquoeacutelectromeacutecanique Programmation enMatlab Caracteacuterisations eacutelectriques et meacutecaniques Dureacutee du stage La dureacutee preacutevue est de 6mois Ce stage pourra ecirctre poursuivi par une thegravese de doctorat Contacts Veuillez transmettre

votre CV et lettre de motivation agrave Skandar BASROUR skandarbasrouruniv-grenoble-alpesfrTacircn-Phu VUONG tan-phuvuonggrenoble-inpfr Gustavo ARDILA gustavo-adolfoardila-rodriguezgrenoble-inpfr

Bibliographie 1 Design fabrication and characterization of a very low frequencypiezoelectric energy harvester designed for heart beat vibration scavenging Colin MBasrour S Rufer L in Smart Sensors Actuators and MEMS Conference SPIE MicrotechnologiesGrenoble FRANCE DOI 101117122017439 24 au 26 avril 2013 2 A review of acousticpower transfer for biomedical implants Hamid Basaeri David B Christensen and Shad Roundyin Smart Mater Struct 25 (2016) 123001

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-10122019-CMNEContact gustavo-adolfoardila-rodriguezgrenoble-inpfr

AMEacuteLIORATION DE LA DEacuteTERMINATION DU PROFIL PHYSIQUE DrsquoUN SOLISSU DrsquoUNE MESURE AVEC UNE SONDE RADIOFREacuteQUENCE PAR UNCALCUL INVERSE OPTIMISEacute ET DES MEacuteTHODES DrsquoAPPRENTISSAGEAUTOMATIQUE (MACHINE LEARNING) (STAGE)



Stage de PFE ou de Master -2020 Titre Ameacutelioration de la deacutetermination du profil physique drsquoun sol issu drsquounemesure avec une sonde radiofreacutequence par un calcul inverse optimiseacute et des meacutethodesdrsquoapprentissage automatique (machine learning) Mots-cleacutes Machine learning Bases dedonneacutees eacutelectromagneacutetisme caracteacuterisation mateacuteriaux modegraveles physiques Lieu Institut deMicroeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique - Laboratoire dHyperfreacutequences et deCaracteacuterisation (IMEP-LaHC) Minatec - 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLE Cedex 1 ()LrsquoIMEP-LaHC est une uniteacute mixte de recherche (CNRSGrenoble INPUGAUSMB) de 180 personnesdont les sujets de recherche concernent la micro et la nanoeacutelectronique la photonique lesmicroondes Lrsquoeacutequipe sera composeacutee de P Xavier PR de lUGA de D Rauly et de E ChamberodMCF de lrsquoUGA Encadrant XAVIER Pascal pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569ou 0645362265 Profil du candidat Bac+5 en informatique ou matheacutematiques appliqueacutes 1Contexte Le projet innovant DAMP (Dispositif pour lrsquoAnalyse des Milieux en Profondeur ndash Devicefor the Analysis of Moisture Profile) porteacute par notre laboratoire est en phase de maturation avec laSocieacuteteacute drsquoAcceacuteleacuteration de Transfert technologique (SATT) Linksium Il srsquoagit de deacutevelopper unesolution mateacuterielle et logicielle invasive et locale (sonde radiofreacutequences doteacutee de capteurs ducommerce) capable de caracteacuteriser physiquement des milieux liquides ou solides en profondeuravec une reacutesolution de lrsquoordre du cm Cette sonde est robuste facile agrave utiliser adapteacutee agrave tous lesmilieux La technique mise en jeu est rapide simple et peu coucircteuse elle allie les avantages dedeux technologies actuelles concurrentes Notre eacutequipe a trois applications en vue lacaracteacuterisation du manteau neigeux (hauteur densiteacute) pour anticiper le remplissage des barragesEDF ou preacutevenir des avalanches la smart irrigation de parcelles agricoles ou le suivi des intrants lesuivi du niveau drsquohumiditeacute de bacirctiments et drsquoouvrages drsquoart A terme une cession de licences estenvisageacutee dans les entreprises partenaires 2 Objectif du stage Les travaux porteront sur letraitement des signaux enregistreacutes par la sonde et lrsquoameacutelioration de la modeacutelisation physique desmilieux Dans ce cadre nous proposons un stage de 4 agrave 5 mois de niveau Bac+5 A partir drsquounprototype existant et des mesures effectueacutees sur sites le stagiaire sera en charge

de la programmation de lrsquooutil logiciel permettant par une meacutethode de calcul inverse etdrsquooptimisation de remonter aux paramegravetres physiques des tronccedilons deacutetecteacutes pour chaquemilieude lrsquoeacutelaboration drsquoune base de donneacutees regroupant les donneacutees issues des mesures effectueacuteessur des milieux modegraveles et sur des milieux reacuteels (en fonction des applications)du test drsquoune proceacutedure drsquoapprentissage automatique pour ameacuteliorer la preacutecision delrsquoidentification du type de milieu et de la mesure des paramegravetres physiques

Le projet DAMP visant agrave entrer en phase drsquoincubation en 2020 il sera appreacutecieacute que le(la) candidat(e)

ait le goucirct de lrsquoaventure et soit motiveacute(e) par lrsquoopportuniteacute de srsquoinvestir dans un projet decommercialisation Merci drsquoadresser vos candidatures (CV + lettre de motivation) par mail agravepascalxavieruniv-grenoble-alpesfr


CARACTERISATION DrsquoUN SPECTROMETRE EN OPTIQUE INTEGREE DANS LEPROCHE INFRA-ROUGE (STAGE)



Sujet de STAGE de MASTER II ou PFE CARACTERISATION DrsquoUNSPECTROMETRE EN OPTIQUE INTEGREE DANS LE PROCHE INFRA-ROUGE

Contexte Ces derniegraveres anneacutees de nombreuses recherches ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees pourminiaturiser les spectromegravetres optiques En effet ces systegravemes sont tregraves importants pourcaracteacuteriser un signal lumineux drsquoune source optique Neacuteanmoins il est tregraves difficile drsquoallier agrave la foislrsquoobtention drsquoun systegraveme compact en gardant une haute reacutesolution spectrale Un nouveau micro-spectromegravetre a eacuteteacute proposeacute nommeacute SWIFTS [1] (Stationary Wave Integrated Fourier TransfromSpectrometer) Ce systegraveme a pour but de minimiser au maximum la taille du spectromegravetre et dedonner accegraves agrave des reacutesolutions spectrales importantes voir supeacuterieures aux spectromegravetres deacutejagraveexistants drsquoun volume largement plus important Son principe repose sur lrsquoutilisation drsquoun simpleguide drsquoonde En positionnant un miroir au bout du composant on peut creacuteer agrave lrsquointeacuterieur du guideune onde stationnaire Si agrave lrsquoentreacutee on injecte un signal optique monochromatique on retrouveradans le guide une onde stationnaire dont la variation drsquointensiteacute est sinusoiumldale Sa peacuteriode estdirectement relieacutee agrave la moitieacute de la longueur drsquoonde optique du signal En positionnant des nano-centres de diffusion en surface du composant on peut re-imager sur un deacutetecteur la repreacutesentationspatiale de cette onde stationnaire dans le guide En faisant ensuite une transformeacutee de FourierInverse on obtient alors le spectre de la source optique Cette meacutethode est la mecircme si le signal estpolychromatique Ce concept a eacuteteacute deacuteveloppeacute dans le domaine des longueurs drsquoondes allant de700nm agrave 1000nm [2] Nous essayons drsquoeacutetendre les capaciteacutes de ce spectromegravetre aujourdrsquohui dans ledomaine des longueurs drsquoondes du proche infra-rouge allant de 11μm agrave 16μm avec des pucesoptiques et des cameacuteras diffeacuterentes de celles utiliseacutees dans le domaine visible [3] But du stage Lrsquoeacutetudiant aura comme objectif de caracteacuteriser des structures deacutejagrave reacutealiseacutees par des partenaires(Laboratoire Hubert Curien de St Etienne ou FEMTO ST de Besanccedilon) Pour cela il devra analyserle rayonnement drsquoantennes optiques situeacutees sur le guide jouant le rocircle des nano-centres de diffusionen fonction de la longueur drsquoonde en imageant le rayonnement avec une optique de focalisation surune cameacutera deacuteporteacutee Ensuite il devra reacutepeacuteter cette mecircme analyse en hybridant directement unecameacutera sur la surface de la puce pour analyser le rayonnement sans optique de focalisation Celapermettra de deacutemontrer la version inteacutegreacutee du spectromegravetre envisageacutee Lrsquoeacutetudiant travaillera enbinocircme avec un eacutetudiant de lrsquoIOGS (Institut drsquoOptique Graduate School) en alternance agrave lrsquoIPAGTravail agrave effectuer

Etude bibliographique sur la technologie SWIFTS1Formation au banc de caracteacuterisation des guides optiques inteacutegreacutes2Analyse des nano-antennes avec optique de focalisation sur cameacutera eacuteloigneacutee3Analyse des nano-antennes directement sur cameacutera hybrideacutee4Traitement des donneacutees reacutecupeacutereacutees pour restaurer les spectres optiques5

Mots-cleacutes Optique inteacutegreacutee ou optique guideacutee transformeacutee de Fourier deacutetection proche infra-rouge spectromeacutetrie Responsables du stage Alain MORAND enseignant-chercheur agrave lrsquoIMEP-

LAHC e-mail alainmoranduniv-grenoble-alpesfr Teacutel 04 56 52 94 86 Guillermo MARTINenseignant-chercheur agrave lrsquoIPAG e-mail guillermomartinuniv-grenoble-alpesfr Teacutel 04 76 63 5276 Reacutefeacuterences [1] E Lecoarer et al Nature Photonics 1 (8) pp 473-478 2007 [2] C Bonneville etal SPIE MOEMS-MEMS volume 86160M 2013 [3] A Morand et al Optics Letters 44 (3) pp542-545 2019


CHAUFFERETTES POUR LASERS INTEacuteGREacuteS ACCORDABLES (STAGE)



Master thesis - Master Recherche PFE (5 to 6 month)

Chaufferettes pour lasers inteacutegreacutes accordables

IMEP-LaHC is working on integrated optics since a few decades and is one of the leadinglaboratories in the field of photonics on glass A current objective of the team PHOTO of thisinstitute is to fabricate carriers of GHz to THz frequencies for future telecommunication systems andTHz spectroscopy The carrier signal is produced by the interaction on a rapid photodetector of twointegrated optics lasers fabricated on the same substrate Such a device has already beendemonstrated in a previous PhD thesis carried out at IMEP-LaHC [1] The GHz or THz frequency isfixed by the design of the laser cavities and cannot be modified once the device has been fabricatedThis internship is dedicated to obtaining a variable-frequency output by varying the temperature ofone of the lasers This temperature variation will be achieved by integrating a micro-heater on thedevice There are two parts to this internship

The first task is to use the existing literature and Comsol simulations to design the thin1metallic layer which will constitute the micro-heater Simulations will also be used to predictthe temperature increase on the waveguide and the tunability of the produced carrier that canbe expectedThe second task is to fabricate the micro-heaters in a clean-room environment Electrical and2optical characterizations of the fabricated heaters will then be carried out by the intern andcompared with the expected behavior of the device

This internship thus requires a student with an inclination for both simulations and experimentalwork Some knowledge about integrated optics and an experience with clean room environment willbe appreciated This Masters subject thesis is a preliminary work for a future PhD subject on thesame topic but could also lead to a PhD thesis on another subject within the PHOTO team of IMEPLaHC [1] N Arab Optique inteacutegreacutee sur verre pour la geacuteneacuteration de freacutequences radio PhD Thesisat Grenoble-INP httpwwwthesesfr2018GREAT102 Advisors Lionel BASTARDlionelbastardgrenoble-inpfr Julien POETTE julienpoettegrenoble-inpfr

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-28102019-PHOTOContact lionelbastardgrenoble-inpfr

CARACTEacuteRISATION DE LA DISPERSION DANS DES GUIDES DONDES SURVERRE AMPLIFICATEUR (STAGE)



Master thesis -Master Recherche PFE (5 to 6 month) Caracteacuterisation de la

dispersion dans des guides dondes sur verre amplificateur

IMEP-LaHC is working on integrated optics since a few decades and is one of the leadinglaboratories in the field of photonics on glass A current objective of the team PHOTO of thisinstitute is to develop mode-locked lasers using the glass photonics platform Mode-locking can beobtained by different methods the one we have selected uses a fast saturable absorber to formsolitons in an optical cavity The method to produce those soliton is well known theoretically andrequires balancing two effects that occur during the propagation of an optical pulse in thewaveguide The first one is dispersion that comes from both the material and the waveguide Thesecond effect is a non-linear phenomenon called self phase modulation (SPM) Both phenomenaneed to be precisely characterized for a given technology in order to build an efficient mode-lockedlaser cavity The present internship will focus on the precise measurement of the group dispersion ofour waveguides Dispersion can be measured using an unbalanced Mach-Zehnder (MZ)interferometer whose arms are fabricated with the waveguides to be characterized [1] A maskcontaining unbalanced MZ interferometers is already available at the laboratory the rest is up to theintern The internship will be organized as follows

Bibliographic study concerning the context (mode-locked lasers architectures hellip) and the coresubject (dispersion measurement in integrated waveguides)Using the provided photolithography mask fabricate MZ devices using the clean roomfacilities of the laboratory Characterize the different MZ present on the chip (transmission spectrum)Analyze the measured spectra compare to theory and choose which device is best suited formeasuring dispersion

This internship thus requires a student with an inclination for experimental work (fabrication andcharacterization) Some knowledge about integrated optics and an experience with clean roomenvironment will be appreciated This Masters subject thesis is a preliminary work for a futurePhD subject on the same topic but could also lead to a PhD thesis on another subject within thePHOTO team of IMEP LaHC [1] Dulkeith Eric et al Group index and group velocity dispersion insilicon-on-insulator photonic wires Optics Express 149 (2006) 3853-3863 Advisors Jean-Emmanuel BROQUIN broquinminatecgrenoble-inpfr Lionel BASTARD lionelbastardgrenoble-inpfr


ELECTRODES POUR CIRCUITS PHOTONIQUES INTEacuteGREacuteS APPLICATION Agrave LADIEacuteLECTROPHOREgraveSE (STAGE)



Master thesis PFE (5 to 6 month) Electrodes for integrated opticalcircuits Application to dielectrophoresis

IMEP-LaHC is one of the leading laboratories in the field of integrated optics and more specificallyof photonics on glass Striving for innovation one of our goals is to fabricate integrated devicesdedicated to sensing applications such as bacteria detection Indeed monitoring of bacterial growthis critical in various fields such as agri-food or cosmetics industries The design and fabrication ofcompact and portable sensors is thus crucial for efficient and continuous in-situ measurements Inorder to propose an innovative solution we aim at co-integrating optical waveguides with metallicelectrodes for dielectrophoresis (DEP) applicationssup1sup2The electrodes will be embedded in amicrofluidic chamber and designed in order to create a non-uniform electric field The application ofan alternative voltage can then trap polarizable particles such as bacteria close to an opticalwaveguide leading to a change of its refractive index This Masters thesis is focused on theelectrodes fabrication The main specifications are

The optimization of the metal deposition (thickness uniformity and adhesion on glass)The proper design of the electrodes The co-integration of the electrodes with optical waveguides in order to minimize theoptical losses while maintaining the interaction of both elementsThe quantitative measurement of the optical losses in the NIR spectral range

To fulfill these objectives the student will be get familiar with the subject through abibliographic research on integrated electrodes dedicating to DEP Heshe will also be trainedfor various techniques of design and fabrication The training includes in particular

Clean room processes for the metallic deposition and integrated opticsIntegrated optics on glass technology (ion diffusion on glass)Simulation tools dedicated to electrodes design and optical guided propagationOptical characterizations of integrated waveguides

This Masters subject is a preliminary work for a future PhD subject dealing with the integration ofa full bacteria sensor3 Depending on the students motivation and progress a last task could dealwiththe integration of the electrodes in a more complex circuit Advisors Elise GHIBAUDOeliseghibaudogrenoble-inpfr - 04 56 52 95 31 Lionel BASTARD lionelbastardgrenoble-inpfr -04 56 52 95 30 Laboratoire IMEP ndash LaHC MINATEC ndash INPG 3 Parvis Louis Neacuteel BP 257 38016Grenoble Cedex 1 - France 1 L Cui T Zhang and H Morgan J Micromech Microeng 12 (2002)7ndash12 2 J Suehiro et al J Phys D Appl Phys 32 (1999) 2814 3 S Tokonami T Iida AnalyticaChimica Acta 988 (2017) 1-16

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-22102019-PHOTO

Contact eliseghibaudogrenoble-inpfr

VERS LE DEacuteVELOPPEMENT DE NANO-COMPOSITES PIEacuteZO-EacuteLECTRIQUESPERFORMANTS POUR DES APPLICATIONS INNOVANTES EN CONVERSIONDrsquoEacuteNERGIE (POST-DOC)



Sujet de Post-doctorat Vers le deacuteveloppement de nano-composites pieacutezo-eacutelectriquesperformants pour des applications innovantes en conversion drsquoeacutenergie IMEP-LaHC

MINATEC Grenoble - France

Mots clefs Nanotechnologies Nano fils Pieacutezoeacutelectriciteacute AFM simulation multi-physiquePhysique du semi-conducteur et technologie

Description du projet Les nanofils (NF) pieacutezoeacutelectriques semi-conducteurs (GaN et ZnO entreautres) preacutesentent des proprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriques ameacutelioreacutees par rapport aux couches minces et aumateacuteriau massif du fait de leur plus grande flexibiliteacute et de leur sensibiliteacute agrave des forces plus faiblesUne ameacutelioration intrinsegraveque des coefficients pieacutezoeacutelectriques a eacutegalement eacuteteacute identifieacutee par dereacutecentes eacutetudes theacuteoriques et expeacuterimentales [1 2] Nous nous inteacuteressons agrave lrsquointeacutegration de cesnanostructures dans de nano-composites (formeacutes de NFs englobeacutes dans une matrice dieacutelectrique)Des eacutetudes theacuteoriques tregraves reacutecentes dans notre eacutequipe montrent que ces nano-composites peuventpreacutesenter des performances ameacutelioreacutees par rapport aux couches minces [3 4] Ce type de mateacuteriauest donc tregraves inteacuteressant pour diffeacuterentes applications innovantes en particulier quand on lesintegravegre dans un substrat flexible Dans ce contexte nous nous focalisons principalement sur desapplications de type capteur et reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie meacutecanique [5 6] Lela candidat(e) travailleradans le cadre de plusieurs projets europeacuteens en collaboration avec des instituts de rechercheItaliens et PME Franccedilaises entre autres IlElle contribuera au deacuteveloppement technologique pourinteacutegrer des composites agrave base de nano fils pieacutezoeacutelectriques sur des substrats rigides et flexibles agravela caracteacuterisation eacutelectromeacutecanique des dispositifs fabriqueacutes en utilisant des bancs decaracteacuterisation speacutecifiques [7 8] puis agrave lrsquoeacutevaluation de cette technologies pour des applicationsinnovantes En fonction de son expertise lela candidat(e) participera au co-encadrement deseacutetudiants de niveau Master et Thegravese sur plusieurs activiteacutes au sein du groupe notamment (i) lacaracteacuterisation de nanofils et nano-composites en utilisant des techniques AFM (Microscopie agrave ForceAtomique) puis (ii) la simulation multi-physique du nano-composite en utilisant des logiciels desimulation commerciaux FEM (par exemple COMSOL Multiphysique) Lela candidat(e) acquerraune expertise comportant (i) la conversion drsquoeacutenergie agrave base de mateacuteriaux pieacutezoeacutelectriques (ii) lafabrication et lrsquointeacutegration de nanofils pieacutezoeacutelectriques dans des dispositifs fonctionnels (iii) lacaracteacuterisation eacutelectromeacutecanique des nanofils et des dispositifs associeacutes (iv) le design et lasimulation des nano-composites agrave base de nanofils semiconducteurs pieacutezoeacutelectriques (v)lrsquoencadrement drsquoeacutetudiants Reacutefeacuterences [1] X Xu A Potieacute R Songmuang JW Lee T BaronB Salem and L Montegraves Nanotechnology 22 (2011) [2] H D Espinosa R A Bernal MMinary‐Jolandan Adv Mater 24 (2012) [3] R Tao G Ardila L Montegraves M Mouis NanoEnergy 14 (2015) [4] R Tao M Mouis G Ardila Adv Elec Mat 4 (2018) [5] S Lee RHinchet Y Lee Y Yang Z H Lin G Ardila et al Adv Func Mater 24 (2014) [6] RHinchet S Lee G Ardila L Montegraves M Mouis Z L Wang Adv Funct Mater 24 (2014)[7] R Tao M Parmar G Ardila P Oliveira D Marques L Montegraves M Mouis SemicondSci Technol 32 (2017) [8] D Menin M Parmar R Tao P Oliveira M Mouis L Selmi GArdila IEEE Conf EUROSOI-ULIS (2018) Deacutetails Compeacutetences requises Il est souhaitable

que le candidat ait des connaissances dans un ou plusieurs de ces domaines physique du semi-conducteur simulation par eacuteleacutements finis (FEM) Microscopie agrave Force Atomique (AFM) techniquesde salle blanche et caracteacuterisations associeacutees (SEM etc) Lieu IMEP-LAHC Minatec GrenobleDeacutebut du contrat janvierfeacutevrier 2020 Dureacutee du contrat 1 an eacuteventuellement renouvelableEncadrant Gustavo Ardila (ardilargminatecgrenoble-inpfr) Laboratoire de rechercheLrsquoIMEP-LaHC est localiseacute dans le centre drsquoinnovation de Minatec Il collabore avec de nombreuxlaboratoires nationaux et eacutetrangers ainsi qursquoavec plusieurs grands industriels des centresmicroeacutelectroniques preacuteindustriels et PMEs LeLa post-doctorant(te) travaillera au sein de lrsquoeacutequipeComposants Micro Nano Electroniques dans le groupe Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes etaura accegraves aux plateformes technologiques (salle blanche) et de caracteacuterisation du laboratoireContacts Gustavo ARDILA ardilargminatecgrenoble-inpfr +33456529532

Laboratoire IMEP-LaHc LMGPCode CEA IMEPLaHC-17102019-CMNEContact ardilargminatecgrenoble-inpfr

OPTIMISATION DUN BANC DE COUPLAGE PICFIBRE OPTIQUE POUR LAPHOTONIQUE SUR SILICIUM (STAGE)


Offre ndeg10429

La Photonique sur Silicium est une technologie en plein deacuteveloppement destineacutee agrave reacutealiser descircuits optiques inteacutegreacutes sur puce en SOI (Silicium Over Insulator) Cette technologie permet ainsidinteacutegrer des fonctions optiques et optoeacutelectroniques varieacutees utiliseacutees pour des applications aussidiverses que les eacutemetteurs et reacutecepteurs pour reacuteseaux agrave fibres optiques Lidars cryptographiequantique capteurs etc La caracteacuterisation des circuits photoniques inteacutegreacutes (PIC) neacutecessite uneinstrumentation particuliegravere utilisant des fibres optiques comme sonde de mesure Suivant lesconfigurations le test peut se faire perpendiculairement agrave la puce photonique ou dans le plan Dansce dernier cas un banc de test speacutecifique utilisant des convertisseurs de mode (fibre lentilleacutee ouautre) est utiliseacute Ce type de banc combinant des moteurs de preacutecisions submicromeacutetrique et unecommande logicielle sous Python neacutecessite un travail doptimisation important qui constitue lecur de ce travail de stage Des algorithmes dalignement automatique sont embarqueacutes dansleacutelectronique de pilotage des moteurs Ces algorithmes sont ajustables via un grand nombre deparamegravetres dont il faudra eacutetudier linfluence sur la vitesse la preacutecision et la reproductibiliteacute delalignement Le candidat devra prendre en charge cette eacutetude et comprendre linfluence desdiffeacuterentes conditions de mesure (tempeacuterature charge des moteurs types de fibres) sur cesparamegravetres Une fois le banc optimiseacute diffeacuterentes structures de coupleurs circuit =gt fibre serontreacutealiseacutes et la capabiliteacute de mesure sera eacutevalueacutee puis une meacutethode de caracteacuterisation sera eacutetabliePour candidater merci dadresser directement CV+LM agrave ladresse suivante stephanebernabeceafr ou philippegrosseceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10429Contact stephanebernabeceafr

DEacuteVELOPPEMENT ET OPTIMISATION DU PILOTAGE DUN OPA INTEacuteGREacute ENPHOTONIQUE SUR SILICIUM (STAGE)


Offre ndeg10430

Parmi les nombreuses applications de la photonique sur silicium le deacuteveloppement de LiDARs (LightDetection And Ranging) destineacutes agrave limagerie de lenvironnement pour les veacutehicules autonomessemble particuliegraverement prometteuse En effet les systegravemes LiDARs actuels sont constitueacutes decomposants discrets dont lassemblage meacutecanique les rendent fragiles chers et encombrants Enutilisant une puce photonique le systegraveme actuel de balayage du faisceau optique (miroirs mobiles)pourrait ecirctre remplaceacute par un OPA (Optical Phased Array) inteacutegreacute Ce dispositif permettrait dereacuteduire significativement le cout et la taille du dispositif tout en ameacuteliorant ses performances(aucune partie meacutecanique mobile) Lobjectif de ce stage consiste agrave deacutevelopper et agrave ameacuteliorer unlogiciel de pilotagecalibration deacutedieacute aux OPA inteacutegreacutes En effet il existe plusieurs approches pourpiloter un OPA il serait donc inteacuteressant de les comparer Leacutetudiant pourra sappuyer sur lelogiciel existant des prototypes dOPA ainsi que sur les bancs de caracteacuterisation disponibles dansle labo pour eacutetalonner et valider les algorithmes deacuteveloppeacutes Pour candidater merci dadresserdirectement CV+LM agrave ladresse suivante sylvainGUERBERceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10430Contact sylvainGUERBERceafr

CARACTEacuteRISATION DU RAYONNEMENT DIFFUSEacute EN RADIOLOGIE MEacuteDICALE(STAGE)


Offre ndeg10433

Le stage proposeacute se situe dans le contexte du deacuteveloppement dune nouvelle technologie dedeacutetecteurs reacutesolus en eacutenergie pour la tomographie RX spectrale Cette nouvelle modaliteacute utiliselinformation contenue dans les diffeacuterents niveaux deacutenergie fournis par le deacutetecteur pourreconstruire la composition des tissus imageacutes La qualiteacute de cette reconstruction deacutepend toutefois dela preacutesence de rayonnement diffuseacute et de sa prise en compte par les algorithmes de traitement Lerayonnement diffuseacute est constitueacute de photons X ayant subis une ou plusieurs interactions modifiantsa direction et son eacutenergie initiale et pouvant atteindre le deacutetecteur En imagerie meacutedicale lapreacutesence du rayonnement diffuseacute peut avoir un impact fort sur la qualiteacute image et sur lediagnostique Lobjectif du stage est de caracteacuteriser en profondeur le rayonnement diffuseacute Lestagiaire sera chargeacute dimpleacutementer la mesure du rayonnement diffuseacute sur un banc de tomographiespectrale Il effectuera des mesures de la distribution spatiale et spectrale du rayonnement pourdiffeacuterentes configurations dacquisition (champ de vue collimation reacuteglages de la source RX) etobjets agrave imager Les reacutesultats seront compareacutes agrave ceux obtenus avec les outils de simulation durayonnement diffuseacute spectrale deacuteveloppeacutes au laboratoire dans lobjectif daffiner les modegraveles Enfinil eacutevaluera limpact du diffuseacute sur les performances du systegraveme dacquisition et des algorithmes dereconstruction spectrale Le stagiaire sera en interaction avec les personnes travaillant sur lesaspects instrumentaux de simulation et de reconstruction Pour candidater merci dadresserdirectement CV+LM agrave ladresse suivante andreabrambillaceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10433Contact andreabrambillaceafr

ETUDE DE VALIDATION EXPEacuteRIMENTALE DE CIRCUITS DOPTIQUEINTEacuteGREacuteE ET DE LEUR INTERACTION AVEC UN HOLOGRAMME POUR DESLUNETTES DE REacuteALITEacute AUGMENTEacuteE (STAGE)


Offre ndeg10435

Leacutequipe de recherche travaille sur un nouveau concept innovant pour la fabrication de lunettes deReacutealiteacute Augmenteacutee (AR) compactes et complegravetement inteacutegreacutees Le concept est baseacute sur lacombinaison dhologrammes et doptique inteacutegreacutee Les technologies employeacutees servent agrave eacuteliminerles composants volumineux qui limitent linteacutegration et la compaciteacute des lunettes AR actuelles(lentilles micro-eacutecrans etc) Reacutecemment la partie doptique inteacutegreacutee a permis de mettre au point depremiers eacutechantillons quil faut deacutesormais tester et eacutetudier Chaque eacutechantillon comporte plusieurscircuits optiques micromeacutetriques qui ont une fonction optique speacutecifique (guides donde diviseursMMI reacuteseaux de diffraction etc) Une fois que la validation expeacuterimentale du fonctionnement de cescircuits individuels sera effectueacutee ils pourront ecirctre assembleacutes tels des briques de base pourleacutelaboration dun circuit optique plus grand et plus complexe Ce dernier servira alors de prototypepour des lunettes AR Le stagiaire sera en charge de leacutetude expeacuterimentale des circuits doptiqueinteacutegreacutee sur les diffeacuterents eacutechantillons Notamment il devra eacutetudier la distribution de lumiegravere dansle circuit (efficaciteacute de couplage et de tranmission homogeacuteneacuteiteacute lumineuse du circuit) lesproprieacuteteacutes deacutemission du circuit (localisation et angle deacutemission bruit) et linteraction entre lecircuit et un hologramme qui y sera deacuteposeacute La caracteacuterisation expeacuterimentale se fera agrave laide dunbanc goniomeacutetrique construit au laboratoire ainsi quagrave laide des instruments utiliseacutes pour letraitement de lhologramme Le banc utilise un logiciel LabVIEW afin dautomatiser certaines prisesde mesure ou den effectuer plusieurs simultaneacutement Le stagiaire pourrait ecirctre ameneacute agrave ameacuteliorerle programme de controcircle du banc Il est eacutegalement possible que le banc de caracteacuterisation soitmodifieacute durant le stage selon les besoins expeacuterimentaux (changement de capteurs ajout de piegravecesdimpression 3D etc) Pour candidater merci dadresser directement CV+LM agrave ladresse suivantebasilemeynardceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10435Contact basilemeynardceafr

CARACTEacuteRISATION ET INSTRUMENTATION DUN SYSTEgraveME DIMAGERIE 3D(STAGE)


Offre ndeg10437

La captation de linformation dune scegravene devient un atout majeur pour certaines applicationsnouvelles Un exemple typique eacutetant la reconnaissance faciale par un teacuteleacutephone portable Diffeacuterentestechniques existent deacutejagrave avec plus ou moins davantages et dinconveacutenients Au sein du LASP nousmettons en place une technique agrave base dinterfeacuterometrie coheacuterente et nous proposons un stage decaracteacuterisation dun capteur de profondeur Lobjectif du stage se deacutecline en 3 axes 1 lacaracteacuterisation du capteur de profondeur sur le banc de test existant 2 instrumentation etautomatisation dun banc deacutedieacute pour collecter les images de profondeur dune scegravene deacutefinie 3analyse de la qualiteacute des images obtenues Ingeacutenieur en 3egraveme anneacutee ou Master 2 le candidatdevrait avoir des connaissances approfondies en optique et interfeacuteromeacutetrie par laser Il sappuyerasur ses connaissances en physique des semiconducteurs et eacutelectronique pour mettre en uvre etfaire fonctionner correctement un capteur de profondeur deacuteveloppeacute au sein du laboratoiredarchitecture pour les systegravemes photoniques (LASP) Dans un deuxiegraveme temps il aura pour chargelinstrumentation et lautomatisation du banc deacutedieacute afin de pourvoir reacutealiser des images deprofondeur dune scegravene quelconque une partie danalyse et de reconstruction dimages sera aussimise en place une fois les donneacutees expeacuterimentales reacutecolteacutees Pour candidater merci dadresserdirectement CV+LM agrave ladresse suivante laurentfreyceafr etou anisdaamiceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10437Contact anisdaamiceafr

MISE AU POINT DUN BANC DIMAGERIE COMPTON (STAGE)


Offre ndeg10438

Le laboratoire daccueil LASP deacuteveloppe des systegravemes pour loptique et la photonique et enparticulier des deacutetecteurs dimagerie gamma qui peuvent ecirctre utiliseacutes pour limagerie meacutedicale(tomoscintigraphie) la radioprotection ou la seacutecuriteacute Le principal enjeu de limagerie gamma est depouvoir concilier sensibiliteacute et reacutesolution spatiale En effet les flux de photons eacutemis sont assezfaibles en geacuteneacuteral et la physique ne permet pas de sappuyer sur des processus de reacutefraction ou dereacuteflexion pour faire des optiques Les principaux modes dinteraction du rayonnement agrave ces eacutenergies(la centaine de keV) sont labsorption par effet photoeacutelectrique et la diffusion incoheacuterente par effetCompton On exploite ces deux effets pour effectuer la formation dimage avec un mateacuteriauabsorbant (comme du tungstegravene) on structure le rayonnement incident avec un collimateur ou unmasque codeacute on identifie les diffusions Compton ayant donneacute lieu agrave plusieurs interactions dans ledeacutetecteur pour deacuteterminer la direction dorigine du rayonnement Les deacutetecteurs deacuteveloppeacutes aulaboratoire permettent ces deux techniques Gracircce agrave leurs bonnes performances nous cherchons agraveobtenir un sytegraveme dimagerie agrave la fois bien reacutesolu et tregraves sensible Nous voulons eacutetudier sur cettebase un systegraveme innovant disposant de plusieurs plans de deacutetection eacuteloigneacutes les uns des autres pourtraiter les eacuteveacutenements Compton avec une meilleure preacutecision angulaire Il sagit donc pour leacutetudiantde 1 Comprendre les principes physiques de la deacutetection ainsi que le fonctionnement eacutelectroniquedu systegraveme de deacutetection Une simulation du systegraveme de deacutetection pourra ecirctre mise en place afindaider au dimensionnement du dispositif 2 Aider leacutequipe dans la mise en place du bancexpeacuterimental au niveau meacutecanique eacutelectronique et logiciel 3 Mettre au point la collecte etlanalyse des donneacutees 4 Effectuer une caracteacuterisation en efficaciteacute et reacutesolution du systegraveme enfonction de la configuration adopteacutee 5 Interpreacuteter les reacutesultats Un rebouclage avec la simulationsera alors utile Pour candidater merci dadresser directement CV+LM agrave ladresse suivante guillaumemontemontceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10438Contact guillaumemontemontceafr

SCELLEMENT DE CAVITEacuteS MICROMEacuteTRIQUES POUR APPLICATIONSCAPTEURS MEMS ET SUBSTRATS INNOVANTS (STAGE)


Offre ndeg10439

Cadre et contexte Dans le cadre de son activiteacute sur les substrats avanceacutes le LETI deacuteveloppe denombreuses inteacutegrations agrave base de report de film afin de proposer des inteacutegrations de composantsinnovantes et agrave forte valeur ajouteacutee Ces travaux sont reacutealiseacutes en eacutetroite collaboration avec leslaboratoires applicatifs (eacutelectronique RF MEMS ) et les proprieacuteteacutes intrinsegraveques des structuresinnovantes geacuteneacutereacutees doivent agrave ce titre reacutepondre en tout point aux speacutecifications du domaine De faitle laboratoire doit assurer le deacuteveloppement de nombreux prototypes en vue dalimenter lesprogrammes de recherche avanceacutes sur les composants eacutelectroniques et micro-dispositifs Travail agraveeffectuer - Etudier deacutevelopper et assurer le suivi de filiegraveres de reacutealisation de substrats innovantsnotamment pour des applications capteurs MEMS - Concevoir en lien eacutetroit avec le chef de projet etles experts techniques du domaine les inteacutegrations technologiques apportant la meilleureperformance aux dispositifs finaux - Assurer le suivi de fabrication ainsi que certaines eacutetapes decaracteacuterisations phyisco-chimiques (microscopie ellipsomeacutetrie profilomeacutetrie) Si vous ecirctesinteacuteresseacute par cette offre merci de bien vouloir envoyer votre CV et lettre de motivation agravethierrysalvetatceafr et florenceservantceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10439Contact thierrysalvetatceafr

MISE AU POINT DU PROCEacuteDEacute DASSEMBLAGE DINTERCONNEXIONS Agrave BASEDE MICROTUBES CARACTEacuteRISATIONS EacuteLECTRIQUES ETMORPHOLOGIQUES ASSOCIEacuteES (STAGE)


Offre ndeg10442

Ce stage se deacuteroulera au sein du Laboratoire dAssemblage et Inteacutegration Photonique (LAIP) dudeacutepartement doptique et photonique (DOPT) du CEA-LETI il est composeacute dune trentaine depersonnes et se situe au bacirctiment des hautes technologies de Minatec agrave Grenoble Le LAIPdeacuteveloppe notamment des technologies dinterconnexion de puces eacutelectroniques dans les domainesde la deacutetection infrarouge leacuteclairage leacutemission type micro-eacutecran limagerie thermique ou encorela photonique Ces technologies consistent agrave assembler une puce de deacutetection ou deacutemission dephoton sur un circuit intelligent de controcircle Cet ensemble est ensuite inteacutegreacute dans un boicirctier pourdu test ou la fabrication de prototypes Dans ces domaines un des challenges est la reacuteduction de lataille du pixel Pour assembler ces deux composants il est neacutecessaire apregraves leur fabrication dereacutealiser des plots dinterconnexion qui vont assurer le contact meacutecanique et eacutelectrique entre lesdeux puces Le travail comportera les eacutetapes suivantes - Compreacutehension des diffeacuterents proceacutedeacutesde fabrication envisageacutes afin decirctre eacutevalueacutes - Caracteacuterisation des proprieacuteteacutes morphologiques desmicrotubes avant hybridation (microscope optique et MEB meacutethode nano-indentation) en salle blanche -Participation agrave la campagne dhybridation avec le responsable de leacutequipement - Preacuteparationdeacutechantillons (cross-section) et observation des coupes (MEB) - Tests eacutelectriques pour caracteacuteriserla reacutesistance de contact de lhybridation selon chacun des proceacutedeacutes choisis ainsi que le taux deconnectique - Analyse des reacutesultats et comparaison avec les autres technologies dinterconnexions Pour candidater merci dadresser directement CV+LM agrave ladresse suivante NatachaRAPHOZceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10442Contact NatachaRAPHOZceafr

FRITTAGE DE NANOPARTICULES AG POUR APPLICATION VEacuteHICULEEacuteLECTRIQUE (STAGE)


Offre ndeg10177

Cadre et contexte Dans tous les domaines dapplication tels les systegravemes nomades ou automobilesla miniaturisation des modules de puissance permet dinteacutegrer les convertisseurs au plus pregraves desfonctions Elle ameacuteliore aussi leur efficaciteacute eacutenergeacutetique Les densiteacutes de puissance deviennent tregravesimportantes en particulier pour les onduleurs moteurs ou les chargeurs de batteries pour lesveacutehicules eacutelectriques Les tempeacuteratures de fonctionnement peuvent deacutepasser les 175degC Pour tenir agravede telles conditions dusage le frittage Ag est une alternative deacutesormais incontournable auxbrasures tendres agrave base deacutetain pour creacuteer des puits thermiques et reacutealiser une connectiqueperformante pour les commutations agrave hautes freacutequence quautorise la technologie GaN Sa mise enuvre doit ecirctre eacutetudieacutee sur des cas concrets Le frittage Ag sans pression preacutesente de multiplesavantages pour le packaging et lassemblage excellentes conductiviteacutes thermique et eacutelectriquestabiliteacute en tempeacuterature inteacutegriteacute des puces de puissance lors de lassemblage Cherchant lesperformances eacutelectriques et thermiques et la rationalisation du coucirct nous nous inteacuteressons aufrittage sur des surfaces cuivreacutees et aux architectures 3D Travail demandeacute Ce stage cibleleacutetude et la reacutealisation de sous-modules constitueacutes de puces de puissance grand gap (GaNSi ouSiC) fritteacutees sur du cuivre nu Ils sont destineacutes agrave ecirctre inteacutegreacutes dans divers substrats innovants pourdes applications veacutehicule eacutelectrique ou photovoltaiumlque Lobjectif du stage est la compreacutehension lamise au point et la caracteacuterisation dun proceacutedeacute de frittage de puce sur substrat cuivre Il sedeacutecompose en plusieurs phases OslashBibliographie (Ag fritteacute structure des modules de puissanceproprieacuteteacutes meacutecaniques et thermiques des substrats et assemblages physico-chimie des interfaces) etformation aux eacutequipements de proceacutedeacute et de caracteacuterisation OslashPlan de simulationsthermomeacutecaniques (calculs analytiques et modeacutelisation par eacuteleacutements finis sous ANSYS) OslashPlandexpeacuteriences iteacuteratifs pour comprendre et ameacuteliorer le frittage du sous-module Des paramegravetrescomme la nature et la geacuteomeacutetrie du substrat la preacuteparation des surfaces agrave fritter et un screening dediffeacuterentes pates agrave fritter seront investigueacutes Caracteacuterisations morphologiques meacutecaniqueschimiques et thermiques OslashSynthegravese identification dun Best Know Process et identification defenecirctres de proceacutedeacutes Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offre de stage merci de bien vouloir envoyervotre CV ainsi quune lettre de motivation agrave christinelaurantceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10177Contact christinelaurantceafr

ETUDE DARCHITECTURES DE TRANSISTORS VERTICAUX EN GAN (STAGE)


Offre ndeg10178

Cadre et contexte Le LETI transfegravere actuellement une technologie de composants de puissanceAlGaNGaN eacutepitaxieacutes sur substrats Silicium 200mm avec un industriel reconnu dans le domaine dudeacuteveloppement de composants de puissance (Silicium SiC ) Le sujet de stage vise agrave preacuteparer lafuture geacuteneacuteration de dispositifs GaN qui seront avec une architecture verticale Les composantsactuellement disponibles ont une architecture lateacuterale Ils permettent de reacutealiser des circuits deconversion eacutelectrique jusquagrave environ qq 10kW Le passage agrave une architecture verticale permettraitdadresser des niveaux puissance allant jusquagrave 10MW Le travail de stage consistera agrave initier uneeacutetude en dimensionnement par simulation TCAD (Technology Computer Assisted Design) deplusieurs options geacuteomeacutetriques Leacutetude sera en collaboration avec LUMILOG (filiale SAINT-GOBIN) fournisseur de substrats GaN Travail demandeacute Le stage sarticulera autour des pointssuivants -Etude bibliographique des architectures de composants GaN verticaux -Echanges avecles laboratoires de filiegravere et proceacutedeacutes III-V pour identifier les architectures potentiellementreacutealisables -Simulation par eacuteleacutements finis (TCAD avec outils Synopsys) des structures identifieacutees -Dimensionnement en vue dune inclusion dans un jeu de reacuteticules Moyens mis en uvre Outils demodeacutelisation eacuteleacutements finis (TCAD Synopsys) Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offre de stage mercide bien vouloir envoyer un CV ainsi quune lettre de motivation agrave julienbuckleyceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10178Contact julienbuckleyceafr

MICRO-TRANSFORMATEURS MAGNEacuteTIQUES SUR SILICIUM (STAGE)


Offre ndeg10179

Cadre et contexte Les transformateurs et inductances haute-freacutequence sont des composantsessentiels pour les circuits eacutelectroniques modernes (communications sans fils reacutegulateurs etconvertisseurs de tension filtres EMI ) Leur miniaturisation agrave laide de mateacuteriaux magneacutetiques etleur inteacutegration sur silicium suscitent un grand inteacuterecirct chez de nombreux industriels de la micro-eacutelectronique Sappuyant sur de nombreuses anneacutees de savoir-faire en magneacutetisme sur silicium leCEA-LETI se positionne au meilleur niveau de leacutetat de lart mondial dans linteacutegration de cescomposants La technologie actuelle permet denvisager le design et la fabrication de composantsadapteacutes agrave de nombreuses applications Travail demandeacute Apregraves une phase deacutetudebibliographique vous caracteacuteriserez les composants haute-freacutequence existants A laide desreacutesultats eacutelectriques obtenus et doutils de simulation FEM 3D vous devrez eacutetudier linfluence desdiffeacuterents paramegravetres du design et des mateacuteriaux sur le comportement des composantsmagneacutetiques Vous reacutealiserez une modeacutelisation analytique qui lui permettra doptimiser et deproposer de nouveaux designs pouvant reacutepondre agrave diffeacuterents cas applicatifs Si vous ecirctes inteacuteresseacutepar cette offre de stage merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre de motivationagrave jean-philippemichelceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10179Contact jean-philippemichelceafr

MODEacuteLISATION BI OU TRIDIMENSIONNELLE DE REacuteSONATEURS Agrave ONDESACOUSTIQUES DE VOLUME (STAGE)


Offre ndeg10183

Cadre et contexte Avec larriveacutee imminente de la 5e geacuteneacuteration de teacuteleacutephonie mobile (5G) ledomaine des filtres radiofreacutequences est en pleine eacutebullition Les technologies classiques baseacutees surlutilisation de reacutesonateurs agrave ondes acoustiques de surface ou de volume doivent grandementeacutevoluer afin de reacutepondre aux besoins des nouvelles normes de teacuteleacutecommunications sans fil Le CEA-LETI sest engageacute depuis plusieurs anneacutees dans le deacuteveloppement de solutions disruptives utilisantdes mateacuteriaux pieacutezoeacutelectriques monocristallins agrave forts coefficients de couplage eacutelectromeacutecaniquesen remplacement du mateacuteriau habituellement employeacute par lindustrie pour les filtres agrave ondesacoustiques de volume le nitrure daluminium Ce changement de mateacuteriau saccompagne delapparition de nouvelles probleacutematiques notamment la geacuteneacuteration de modes de vibrationsparasites qui deacutegradent la qualiteacute de la reacuteponse eacutelectrique Si des techniques de suppression de cesparasites ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees pour les reacutesonateurs agrave quartz ou agrave base de nitrure daluminium lecas de reacutesonateurs en niobate de lithium savegravere suffisamment diffeacuterent pour que les techniqueseacuteprouveacutees ne puissent plus sappliquer agrave ces nouveaux composants Afin de reacutepondre agrave cettenouvelle probleacutematique il est neacutecessaire de deacutevelopper des outils de simulation capables de prendreen compte la complexiteacute de la structure de reacutesonateurs et de deacutepasser les approximationshabituellement employeacutees dans les modegraveles utiliseacutes notamment une approximation de propagationmonodimensionnelle Il sagit ici de deacutevelopper des modegraveles bi-ou tridimensionnels de cesreacutesonateurs afin de pouvoir modeacuteliser plus finement les modes de reacutesonance parasites posantproblegravemes Travail demandeacute Le but du stage proposeacute consiste agrave impleacutementer un modegravele dit delaquo spectre angulaire dondes planes raquo capable de prendre en compte lensemble des eacutemissionsacoustiques geacuteneacutereacutees dans un reacutesonateur du fait de ses dimensions lateacuterales finies Pour cefaire vous aurez agrave cur dans un premier temps de deacutevelopper des outils numeacuteriques capables dedeacuteterminer les diffeacuterents modes se propageant selon diffeacuterentes incidences dans un empilement decouches minces via des calculs de fonctions de Green spectrales Vous utiliserez ensuite unemodeacutelisation semi-analytique du comportement eacutelectrostatique des eacutelectrodes pour pondeacuterer lescontributions des diffeacuterentes ondes exciteacutees agrave lamplitude de lexcitation eacutelectrique et ainsiconstruire une reacuteponse eacutelectrique Les reacutesultats obtenus pourront ecirctre compareacutes agrave des simulationsde reacutefeacuterence par eacuteleacutements finis et agrave des mesures de composants reacutealiseacutes en pratique au CEA-LETISi vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offre de stage merci de bien vouloir envoyer votre CV et une lettrede motivation agrave alexandrereinhardtceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10183Contact alexandrereinhardtceafr

INVESTIGATION OF THE RELATIONSHIP BETWEEN MORPHOLOGY AND RFPROPERTIES OF POLYCRYSTALLINE SI LAYERS FOR 5G APPLICATIONS(STAGE)


Offre ndeg10184

Context A significant part of RF Front End Modules is integrated on RFSOI substrates that helppreserve signal integrity Under their buried oxide layer these substrates feature a high-resistivitypolycrystalline Si layer In commercially available products this layer is deposited and planarizedTwo innovative alternative approaches are being investigated in Leti to fabricate this layer Thepurpose of this internship is to determine the relationship between process conditions materialmorphology and RF performance for these two approaches Internship content -Contribute tosample elaboration -Evaluate crystallite size (XRD) -Measure RF properties (linearity S parameterseffective resistivity) -Perform electromagnetic simulation in order to explain the measuredperformance If you are interested by the internship please send your CV and motivation letter toemmanuelaugendreceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10184Contact emmanuelaugendreceafr

SUPERHYDROPHOBIC SURFACE INTEGRATION FOR DIE-TO-WAFER HYBRIDBONDING BY SELF-ASSEMBLY (STAGE)


Offre ndeg10185

Context Die-to-wafer stacking is foreseen by major microelectronic industrials as essential for thesuccess of future memory photonic devices or high performance computing involved in ArtificialIntelligence booming CEA-Leti demonstrated Die-to-Wafer with hybrid bonding which significantlyreduces the electrical interconnection pitch compared to standard bonding techniques Diealignment time is identified as the main limiting factor for industrialisation Self-assembly is a verypromissing technique to drastically increase throughput This process is based on a water dropletconfinement thanks to a hydrophillichydrophobic contrast The die is deposited on the droplet andself-alignment is realized due to capillarity forces Job description The internship objective is tointegrate a superhydrophobic surface in order to optimize the hydrophobichydrophillic contrast forDie-to-Wafer hybrid bonding by self-assembly Integrated in Thin Film Integration laboratory withinthe hybrid bonding team the candidate will be in charge of -Innovative designs and structuresproposals participation to new masks elaboration -Sample realization wafers follow up on200mm300mm Leti fab line -Morphological characterization (topography cross sections) and watercontact angle measurement -Validation of developed Die-to-Wafer integration scheme by self-assembly process in collaboration with process team If you are interested by the internship pleasesend your CV and motivation letter to emiliebourjotceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10185Contact emiliebourjotceafr

DEacuteVELOPPEMENT DUNE SOLUTION DEMPILEMENT DE BATTERIE SURSUBSTRAT SI (STAGE)


Offre ndeg10188

Cadre et contexte Afin daugmenter la capaciteacute des microbatterie lithium agrave surface de composantconstante lempilement 3D est la solution agrave envisager tout en reacuteduisant au maximum les partiespassives du composant (wafer intercos scellement) Lobjectif du stage est de deacutevelopper et validerdes briques technologiques neacutecessaires agrave cet empilement Travail demandeacute Reacutealisation dunepreuve de concept de scellement meacutetallique eacutetanche obtenu par seacuterigraphie Pour reacutepondre agravelobjectif il faudra -Deacutefinir les mateacuteriaux pertinents -Reacutealiser les cordons de scellements parseacuterigraphie -Caracteacuteriser les scellements (SEM RGA) et leur efficaciteacute vis-agrave-vis de lhumiditeacute Sicette offre vous inteacuteresse merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre de motivation agravemessaoudbedjaouiceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10188Contact messaoudbedjaouiceafr

DEacuteVELOPPEMENT DUN PROTOCOLE DE TEST DE MICROBATTERIE (STAGE)


Offre ndeg10189

Cadre et contexte Les microbatteries au lithium sont une nouvelle technologie de stockage deleacutenergie miniaturiseacutee et sucircre ideacuteale pour des applications dans le domaine du meacutedical etnotamment des dispositifs implantables Outre les proceacutedeacutes de fabrication leacutetape de test desmicrobatteries apregraves fabrication et avant lobjet final est fondamental Ce test doit ecirctre agrave la foisefficace pour eacuteliminer les composants deacutefaillants mais eacutegalement ecirctre le plus rapide possible pourlimiter les coucircts Cette eacutetape de test doit ecirctre reacutealiseacutee sur wafer silicium 200 mm agrave laide de proberTravail demandeacute Le travail va consister agrave deacutefinir un protocole de test rapide baseacute sur desmeacutethodologies standard dans le domaine de la microeacutelectronique et adapteacute agrave la technologiemicrobatterie Pour cela une comparaison sera effectueacutee avec les meacutethodes actuellement utiliseacuteepour caracteacuteriser les batteries (cyclage complet spectroscopie impeacutedance eacutelectrochimique) Uneapproche statistique sera conduite pour valider le protocole Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offremerci de bien vouloir envoyer votre Cv et lettre de motivation agrave samioukassiceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10189Contact samioukassiceafr

DEPOSITION PROCESS OPTIMIZATION OF LICOO2 THIN FILMS FORINTEGRATED MICROBATTERIES ON IMPLANTABLE MEDICAL SENSOR(STAGE)


Offre ndeg10190

Context Lithium thin films batteries are a new energy storage technology miniaturized and safeideal for application in various domains such as the Internet of Things (IoT) or implantable medicaldevices The positive electrode is magnetron sputtered LiCoO2 with relatively high thickness whichcan cause anomalies during the growth or the crystallization of the layer These defects can bedetrimental to the batteries performance or have a negative impact on the integration critical atsuch scales Description of work Firstly the work will focus on the characterization of theanomalies caused by high LiCoO2 thicknesses (typically 20 microm) composition and crystallization (quality and orientation) inhomogeneity defectivity Then the goal will be to establish a correlationbetween the deposition parameters and the evolution and the severity of the defects as well as theimpact on the microbatteries (performance and yield) Physico-chemical (Raman spectroscopy XRDSIMS or XPS) and electrical (EIS voltammetry) characterization techniques will be employed If youare interested by the internship please send your CV and motivation letter tochristophesecouardceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10190Contact christophesecouardceafr

CALCUL QUANTIQUE DIMENSIONNEMENT DISPOSITIF POUR LE CALCUL AgraveGRANDE EacuteCHELLE Agrave BASE DE SILICIUM (STAGE)


Offre ndeg10269

Cadre et contexte Dun point de vue applicatif le calcul quantique possegravede un potentiel dimpactfort tant au niveau socieacutetal quau niveau eacuteconomique Les avanceacutees algorithmiques donnent agraveimaginer des innovations dans de nombreux domaines industriels et les reacutealisations expeacuterimentalesont deacutemontreacute la possibiliteacute de fabriquer quelques dizaines de qubits Lenjeu majeur est deacutesormaisdadresser le passage agrave leacutechelle Lobjectif de notre projet est de construire un processeurquantique agrave grande eacutechelle agrave base de silicium Nous nous appuyons sur les capaciteacutes technologiquesen fabrication et en conception de circuits du Leti et sur les connaissances des proprieacuteteacutesquantiques de spins et de charges dans les nanostructures de silicium des eacutequipes de recherchefondamentale du CEA et CNRS pour deacutepasser leacutetat de lart tant en qualiteacute quen nombre desqubits Travail demandeacute -Participation au dimensionnement des bits quantiques afin de reacutealiser desreacuteseaux 2D de qubits en technologie silicium - Etudes de simulations pour eacutetablir le flotdinteacutegration (choix des mateacuteriaux choix des structures des dimensions) en vue de linteacutegrationlarge eacutechelle Si cette offre vous inteacuteresse merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettrede motivation agrave maudvinetceafr et yann-michelniquetceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10269Contact yann-michelniquetceafr

CONCEPTION ET REacuteALISATION DUNE CARTE DINTERFACE PC CARTESEacuteLECTRONIQUES DINSTRUMENTATION VIA UNE LIAISON ETHERNET(STAGE)


Offre ndeg10421

Le laboratoire reacutealise la caracteacuterisation de ces capteurs avec des moyens dinstrumentationdeacuteveloppeacutes en interne au laboratoire La plupart des bancs de mesures neacutecessitent de communiqueravec des eacutelectroniques depuis un PC afin de les piloter et de reacutecupeacuterer les reacutesultats mesures Pourcertains bancs neacutecessitant peu de moyens de communication une carte du commerce est utiliseacuteeCependant cette carte a des limitations et neacutecessite des outils logiciels particuliers pour la piloterLe laboratoire souhaite donc remplacer cette carte par une carte speacutecifique Le but du stage sera deconcevoir et de reacutealiser cette carte afin de pouvoir interfacer facilement les eacutelectroniques reacutealiseacuteesdans le laboratoire avec un PC Le sujet se divise en 4 parties Conception et reacutealisation dune carteeacutelectronique (baseacutee sur un microcontrocircleur STM32) capable de faire la passerelle entre les busfilaires couramment utiliseacutes dans nos eacutelectroniques (SPI I2C GPIO) et un PC via un lien EthernetDeacutefinition dun protocole de communication avec le PC Conception et deacuteveloppement du firmwareC implanteacute dans le microcontrocircleur Test et validation en remplaccedilant la carte du commerce sur unbanc de test existant Le(la) stagiaire fera partie inteacutegrante du laboratoire et travaillera eninteractions avec lensemble de leacutequipe en charge de la conception de leacutelectronique delinformatique et de la caracteacuterisation Pour candidater merci dadresser directement CV+LM agraveladresse suivante michaelpalmiericeafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10421Contact michaelpalmiericeafr

CONCEPTION PIXEL ET SYSTEgraveME DACQUISITION POUR CAPTEUR DIMAGEAgrave LECTURE EacuteVEgraveNEMENTIELLE (STAGE)


Offre ndeg10422

Les capteurs dimage conventionnels sont baseacutes sur lacquisition de trames complegravetes pour formerune image Le photocourant deacutetecteacute au niveau du pixel est inteacutegreacute dans une capaciteacute pendant unepeacuteriode de temps deacutetermineacutee La tension ainsi produite est lue de maniegravere seacutequentielle ligne parligne vers la sortie apregraves une eacuteventuelle conversion en numeacuterique effectueacutee en bas de chaquecolonne Ce type de capteurs preacutesentent lavantage de la compaciteacute de leurs pixels par sa petitetaille bon facteur de remplissage (fill factor) faible bruit fixe (FPN) entre autres Par contre ils ontlinconveacutenient de leur faible bande passante au niveau de la cadence videacuteo (images par seconde)surtout si la reacutesolution spatiale est importante avec des millions de pixels agrave traiter Leur natureseacutequentielle fait que tous les pixels doivent ecirctre lus mecircme si leur information na pas changeacute Deplus eacutetant donneacute que le photocourant est inteacutegreacute pendant un temps fixe (entre 10 et 20ms)linformation sur des objets qui bougent rapidement sont perdues ainsi que sur des eacutevegravenementslumineux variant rapidement dans le temps Des solutions comme la reacuteduction du temps de trame(lecture ultra-rapide) ou la gestion des reacutegions dinteacuterecirct (ROI) sont en deacutetriment de laconsommation agrave cause de laugmentation de la puissance de traitement des donneacutes Baseacutes sur lavision biologique les capteurs eacutevegravenementiels (event-driven vision sensors) fonctionnent de faccedilondiffeacuterente Lorsque le niveau dactiviteacute dun pixel atteint un certain seuil il envoie une impulsion ausystegraveme afin decirctre lu De cette faccedilon linformation est transmise et traiteacutee de maniegravere continuedans le temps et la bande passante du canal de communication est uniquement utiliseacutee par les pixelsactifs Les pixels tregraves actifs envoient des impulsions plus rapidement et plus freacutequemment que lesmoins actifs Les applications viseacutees pour ce type de capteurs sont diverses et varieacutees les systegravemesde navigation pour automobiles autonomes la robotique les systegravemes domotiques etc Travaildemandeacute Dans un premier temps vous prendrez connaissance des principes de fonctionnement descapteurs dimage de type eacutevegravenementiel Un eacutetat de lart sera eacutegalement eacutetabli par lintermeacutediairedune recherche bibliographique Ensuite plusieurs types darchitecture pixel seront proposeacuteessuivant le type dapplication viseacutee Ils incluent le type de photodiode adapteacutee et les transistors decommande et de lecture Pour cela des travaux de conception et de simulation seront neacutecessairesafin doptimiser ses performances Parallegravelement un ou plusieurs systegravemes de lecture au niveau dela matrice sera eacutegalement proposeacute et simuleacute pour validation Les travaux reacutealiseacutes pendant ce stagepourront se poursuivre ensuite au sein dun sujet de thegravese Pour candidater merci dadresserdirectement CV+LM agrave ladresse suivante josepsegura-puchadesceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10422Contact josepsegura-puchadesceafr

CARACTEacuteRISATION DUN CAPTEUR DE GAZ POUR LENVIRONNEMENT ETLAGRICULTURE (STAGE)


Offre ndeg10424

Les capteurs de concentration de gaz trouvent de nombreuses applications dans le domaine agricoleou environnemental Cest le cas pour lammoniac (NH3) dans les eacutelevages danimaux ougrave lesniveaux de concentration supeacuterieurs agrave 20ppm (partie par million) peuvent nuire au bien-ecirctre et agravemoyen terme agrave la santeacute des animaux De nombreuses solutions commerciales existent pour deacutetecterle NH3 chimique agrave leacutetat solide ou eacutelectrochimique Mais leur dureacutee de vie est tregraves limiteacutee(infeacuterieure agrave qq mois) ainsi que leur stabiliteacute de preacutecision agrave leacutegard dautres gaz interfeacuterents commele dioxyde de carbone et leau Pour ce type dapplication la robustesse et le faible coucirct primentlargement sur la compaciteacute et la sensibiliteacute aux faibles dilutions De nouvelles avanceacutees reacutecentes surles alliages agrave base de GeSn pourraient mener agrave terme agrave la creacuteation dune plateforme photoniqueSiliconGermanium totalement compatible avec les technologies bas coucirct CMOS Suite agrave ladeacutemonstration de leffet laser agrave basse tempeacuterature dans des alliages agrave forte concentration deacutetainpar des eacutequipes du CEA Grenoble un des enjeux majeurs actuel est le pompage eacutelectrique de cescouches agrave base de GeSn pour permettre la reacutealisation de sources lumineuses (LEDs lasers) surwafers 200 mm Travail demandeacute Ce stage propose deacutevaluer des solutions simples et robustes agravepartir de diodes IR (LED) commerciales ou de nouvelles innovantes LEDs agrave base GeSn pourdeacutemontrer la faisabiliteacute de deacutetection de lammoniac et dautres gaz dans une gamme deconcentration de qq dizaines agrave qq milliers de ppm Le travail portera sur (i) leacutevaluation desperformances des diffeacuterentes sources lumineuses pour la deacutetection de gazs et (ii) la fabrication decomposants type photoacoustiques ou en absorption agrave partir de mateacuteriaux polymegraveres accessibles enimpression 3D dans notre laquo Fablab raquo La personne recruteacutee effectuera lassemblage des sourcesinfrarouges agrave base de LED avec des transducteurs de types microphones thermopiles oupyromegravetres Les deacutetecteurs ainsi fabriqueacutes seront testeacutes sur le banc gaz du laboratoire pourdeacutemontrer leur sensibiliteacute leur fiabiliteacute et leur innocuiteacute agrave des sensibiliteacutes croiseacutees envers dautresespegraveces de gaz Linstrumentation et le pilotage du capteur seront agrave deacutevelopper sous Labview ouPython Pour candidater merci dadresser directement CV+LM agrave ladresse suivante christopheconstanciasceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10424Contact christopheconstanciasceafr

CONCEPTION REacuteALISATION ET CARACTEacuteRISATION DUN DEacuteTECTEUROPTIQUE DE PARTICULES (PM) DE NOUVELLE GEacuteNEacuteRATION APPLICATIONAgrave LA MESURE DE LA QUALITEacute DE LAIR (STAGE)


Offre ndeg10425

Le laboratoire des Capteurs Optiques (LCO) du CEALETI sinteacuteresse aux applications innovantes deloptique et en particulier agrave lutilisation de la photonique aux eacutechelles nanomeacutetriques plasmoniquesopto-meacutecaniques photo-acoustiques bio-photoniques Le LCO conccediloit (simulations optiques logicielde design) fabrique en salle blanche et caracteacuterise des capteurs photoniques pour diffeacuterentesapplications telles que la deacutetection de gaz de particules ou de moleacutecules biologiques Lobjectifprincipal du stage est la conception et la mise en uvre dun deacutetecteur de particules fines (PM pourParticulate Mater) baseacute sur un principe innovant dimagerie de figure de diffusion Ce type dedeacutetecteur associe des probleacutematiques dinstrumentation et de conception optique mais eacutegalementdaeacuteraulique En effet vu les relativement faibles concentrations de PM dans lair les deacutetecteurs dePM ne peuvent fonctionner en passif Il est donc neacutecessaire de mettre en uvre une ventilationdynamique qui permet daugmenter le volume dair analyseacute pendant la dureacutee de la mesure Plusieursarchitectures optiques de capteur sont agrave leacutetude au sein du laboratoire Pour linstant les travauxmeneacutes au sein du LCO se sont principalement concentreacutes sur un systegraveme dimagerie sans lentille Letravail proposeacute pour ce stage consistera agrave eacutetudier et deacutevelopper une seconde approche baseacutee sur delimagerie de Fourier Le stagiaire aura en charge leacutetude et la reacutealisation complegravete de cetteapproche Un travail de simulation lui permettra de deacuteterminer les caracteacuteristiques du systegraveme(optique aeacuteraulique et meacutecanique) neacutecessaire agrave la deacutetection de PM Sen suivront des phases deconception de reacutealisation et dassemblage du systegraveme complet Le deacutetecteur sera finalement testeacutesur un banc de geacuteneacuteration de PM calibreacute Pour candidater merci dadresser directement CV+LM agraveladresse suivante pierrebarritaultceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10425Contact pierrebarritaultceafr

DIFFEacuteRENCIATION DE CELLULES SAINES CELLULES CANCEacuteREUSES PARIMAGERIE MIR INTERFEacuteROMEacuteTRIQUE (STAGE)


Offre ndeg10427

Le laboratoire des capteurs optiques (LCO) du CEA-LETI sinteacuteresse au deacuteveloppement duneplateforme de diagnostic dobjets (traces particules) biochimiques par analyse optique dans ledomaine spectral du moyen infrarouge (MIR) Leacutemergence de sources laser infrarouges QCL(Quantum Cascade Laser) a permis douvrir de nouvelles voies de recherche dans le domaine de laphotonique dans le MIR La plateforme deacuteveloppeacutee sappuie sur ce type de sources sur des guidesoptiques et sur des capteurs infrarouges type matrices de bolomegravetres De nombreuses applicationssont possibles que ce soit dans le domaine de la santeacute (diagnostic de cancer) mais aussi dans lesdomaines de lagro-alimentaire (deacutetection de pesticides) et de la deacutefense (deacutetection dexplosifs)Dans ce contexte le laboratoire vise agrave impleacutementer de nouvelles techniques dimagerie dontlimagerie interfeacuteromeacutetrique largement utiliseacutee dans dautres domaines Cette techniquedimagerie permettra dobtenir des informations compleacutementaires (phase notamment) sur les objetsobserveacutes Un des enjeux actuels est dutiliser limagerie MIR interfeacuteromeacutetrique pour le diagnosticde cancers en diffeacuterenciant les cellules saines des cellules canceacutereuses Apregraves validation de cettetechnique de diagnostic sur des tissus et des eacutechantillons cette technique pourra agrave terme ecirctreinteacutegreacutee et utiliseacutee en endoscopie Travail demandeacute Ce stage propose apregraves une eacutetudebibliographique de deacutemontrer la faisabiliteacute de diffeacuterenciation de cellules saines des cellulescanceacutereuses gracircce agrave limagerie MIR interfeacuteromeacutetrique Le travail portera sur (i) la reacutealisation dunbanc optique de type interfeacuteromegravetre Michelson ou de Mach-Zehnder (ii) le test dune puce enoptique inteacutegreacute preacutealablement conccedilue au LCO et (iii) la caracteacuterisation deacutechantillons biologiquesLe candidat retenu eacutevoluera au sein dun laboratoire composeacute de chercheurs experts en simulationoptique en micro ou nano fabrication et en mesure optique Pour candidater merci dadresserdirectement CV+LM agrave ladresse suivante mathieudupoyceafr

Laboratoire DOPT LetiCode CEA 10427Contact mathieudupoyceafr

HYBRID CMOS-RRAM NEURON CIRCUITS (STAGE)


Offre ndeg10158

Context Brain-inspired architectures in neuromorphic hardware are currently subject to intensiveresearch as an alternative to the limits of traditional computer organization The remarkablecomputing performance and efficiency of biological nervous systems are widely attributed to the co-localization of memory and computation spatially through the structure Re-configurable non-volatileresistive memories (RRAMs) can be incorporated into neuron and synapse circuit models allowingmemory to be truly co-localized with the computational units in the computing fabric facilitating therealization of massively parallel local plasticity mechanisms in neuromorphic hardware HybridCMOS-RRAM Neurons have been recently proposed by Leti RRAM memories allow to locally storethe neuron parameters which is a fundamental precondition for adapting the computation to thescale of input signals through the implementation of neuronal intrinsic plasticity Expected work The proposed internship gives the opportunity to challenge new RRAM applications Simple hybridCMOS-RRAM neuron circuits storing neuron parameters within RRAM will be available for thebeginning of the internship position The main goal of the proposed internship is the extensiveexperimental study of these circuits The impact of the RRAM programming conditions(voltagetime) and power consumption on the circuit performances will be addressed The secondobjective will be to elaborate and test new strategies to implement neuronal intrinsic plasticitywhere neuron adapts its properties (the parameters stored in the RRAM memories) to maximize itsinformation capacity based on the statistical properties of its input while minimizing the power itconsumes If you are interested by the internship please send your CV and a motivation letterto elisavianelloceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10158Contact elisavianelloceafr

MODULATION DES NIVEAUX DE REacuteSISTANCE DANS UNE MEacuteMOIRE RRAMPOUR DES APPLICATIONS NEUROMORPHIQUES (STAGE)


Offre ndeg10159

Contexte Depuis les derniegraveres 50 anneacutees les processeurs sont baseacutes sur larchitecture de vonNeumann et les progregraves dans linteacutegration agrave tregraves grande eacutechelle ont permis de reacutealiser cettearchitecture computationnelle sur un substrat technologique adeacutequat Cependant aujourdhui laminiaturisation des composantes eacutelectroniques nest plus suffisante pour augmenter lesperformances et reacuteduire la consommation de puissance des architectures classiques Les nouvellesarchitectures de calcul inspireacutees par la biologie ont eacuteteacute reacutecemment proposeacutees pour surmonter cesdifficulteacutes La diffeacuterence principale entre un circuit neuromorphique et une architecture classiqueest lorganisation de la meacutemoire les reacuteseaux des neurones biologiques sont caracteacuteriseacutes par uneco-localisation de la meacutemoire (synapses) et des centres de calcul (neurones) Les meacutemoires de typeRRAM sont des excellents candidats pour leacutemulation du comportement synaptique et gracircce agrave la co-inteacutegration avec des technologies CMOS avanceacutees pour la reacutealisation des circuits neuromorphiquesTravail demandeacute Dans un premier temps vous prendrez connaissance des principes defonctionnement de la meacutemoire PCM (laquo Phase Change Memory raquo) et des outils ainsi que desproceacutedures de test et programmation de ces composants Ensuite vous devrez deacutevelopper desstrateacutegies de programmation de ces meacutemoires de faccedilon agrave obtenir un continuum de niveaux dereacutesistances qui puisse permettre dutiliser la cellule meacutemoire comme une synapse dans un circuitneuromorphique Pour ainsi faire vous vous reposerez sur nos plus reacutecents reacutesultats qui deacutemontrentune nouvelle strateacutegie de programmation Ceci exploite une reamorphisation graduelle de la coucheagrave changement de phase Cet effet est attendu notamment sur des reacutecents eacutechantillons avec unenouvelle architecture confineacute du point meacutemoire Ces analyses serons effectueacutes sur des veacutehicule detest meacutemoire matricielles de 16Kbit Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offre de stage merci de bienvouloir envoyer votre CV et une lettre de motivation agrave carlocagliceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10159Contact carlocagliceafr

RF CHARACTERIZATION AND RELIABILITY OF A POWER AMPLIFIER CELLUNDER LARGE SIGNAL OPERATION (STAGE)


Offre ndeg10160

Context In an RF front end module the power amplifier is the device seeing the harshestconditions with regard to reliability (temperature voltage) The lifetime prediction of such devicesneeds appropriate testing and modeling as the current reliability models are solely based on DCmeasurements An RF-based model is then mandatory to accurately estimate the real lifetime of thePA To reach this goal large signal stresses have to be conducted in order to correlate theperformance degradation to the RF swing using the SPICE model Expected work The proposedinternship will have three objectives First the trainee will have to perform on-wafercharacterization ageing tests and analysis of PA cells under large signal operation and differentstress conditions using a Load-Pull setup Second heshe will have to transfer the current testsequence code to Python language for a more stable test bench Finally heshe will complement thestudy by linking the large signal stress results with DC stresses coupled with S-parameterscharacterization in order to support the creation of the RF reliability model If you are interested bythe internship please send your CV and a motivation letter to alexisdivayceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10160Contact alexisdivayceafr

CHARACTERIZATION AND RELIABILITY OF RF SWITCHES STUDY OF THESUBSTRATE IMPACT ON PERFORMANCE (STAGE)


Offre ndeg10161

Context Incoming 5G imposes new challenges on RF devices performance such as operating atmillimeter-wave frequencies and harsh constraints on linearity to avoid spectral pollution in theadjacent carriers The best way to efficiently reduce the level of harmonics is to boost the resistivityof the semiconductor beneath the buried oxide In SOI (Silicon on Insulator) technologies parasiticcharges remain under the BOX (buried oxide) and will be coupled with the RF signal flowing in thechannel thus increasing the second and third harmonic level Different substrates technologies areavailable nowadays such as high resistivity and trap-rich making SOI a promising solution for highlinearity devices and systems In an RF Front-End-module (FEM) switch linearity has become amain parameter to ensure an acceptable signal purity Furthermore switch reliability is critical forrugged operation as it is the last element of a TX FEM before the antenna and a lot of power isflowing in the device Expected work The intern will have in charge the characterization of RFswitches and study the impact of both trap-rich and high resistivity substrates on switchperformance HeShe will measure series and shunt elemental structures using the linearity setup inLETI at 1GHz and 28GHz to cover standard GSM and 5G application and use an S-parameter testbench to measure their Ron-Coff figure of merit RF stresses will then be conducted in order toevaluate the degradation of linearity and Ron-Coff under large signal operation A reliability modelwill then be constructed from these results supported by simulation and DC stresses on singledevices If you are interested by the internship please send your CV and a motivation letterto joselugoceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10161Contact joselugoceafr

DEacuteVELOPPEMENT DE MESURES DYNAMIQUES POUR COMPOSANTS GANSUR SILICIUM (STAGE)


Offre ndeg10162

Cadre et contexte Les composants de puissance GaN sur Si sont aujourdhui vu comme la prochainegeacuteneacuteration de composants laquo mass market raquo pour la conversion deacutenergie eacutelectrique Dans ce cadrele LETI deacuteveloppe sa propre filiegravere GaN sur Si (compatible CMOS) allant du substrat au modulefinal Ces dispositifs doivent opeacuterer des commutations entre un eacutetat de forte tension (~650V) et defort courant (~20A) agrave des freacutequences eacuteleveacutees (gt 100kHz) Il est donc neacutecessaire de tester lefonctionnement dynamique de ces composants le plus tocirct possible dans la chaine de process Travaildemandeacute Vous aurez en charge la deacutefinition des tests agrave reacutealiser pour deacuteterminer les performancesdes composants en commutation ainsi que leur limitations (freacutequence maximum de commutationcouple tensioncourant maximum) Vous devrez par la suite deacutevelopper le design des cartes agrave pointesposseacutedant leacutelectronique de mesure embarqueacutee ainsi que le cahier des charges associeacute Vous serezgarant du suivi de fabrication des cartes ainsi que de leur preuve de fonctionnement et delinteacutegration agrave leacutequipement de mesure sous pointes Vous deacutevelopperez les routines de pilotage desinstruments de mesures et reacutealisera les tests associeacutes sur les composants fournis par le LETI Vousreporterez les performances et les limites de cartes deacuteveloppeacutees Un travail approfondi sur leacutetudedes design des composants sera demandeacute Vous devrez faire preuve dautonomie de rigueur etdesprit deacutequipe Le stage ouvrira sur une thegravese portant sur la fiabiliteacute dynamiques des dispositifsGaN sur Si Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offre de stage merci de bien vouloir envoyer votre CVainsi quune lettre de motivation agrave williamvandendaeleceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10162Contact williamvandendaeleceafr

INNOVATIVE 3D TECHNOLOGY OF A NONVOLATILE MEMORY CELL FOR IN-MEMORY-COMPUTING (STAGE)


Offre ndeg10163

Context This internship performed in the framework of an ambitious European project aims toprovide for the first time a powerful and viable technological solution consisting in processing theinformation inside or close to the memory circuit block (also known as In-Memory Computing)Thanks to this new solution a new class of nano-technology mixing a high capacity of non-volatileresistive memory coupled with nanowire transistors is proposed to perform data-centriccomputations while reducing significantly the power consumption Work to be performed Thestudent will contribute to the optimization of a compact memory cell made from silicon (Si)nanowires Different steps will be investigated during this project First physicalchemicalcharacterization (Transmission Electron Microscopy Energy Dispersive X-ray analysis) andelectrical measurement of the resistive RAM memory will be performed Different materials will bestudied in order to optimize the oxide based RRAM In a second step the selector of the memory cell(nanowire-based MOSFET transistor) will be electrically characterized The electronic transportproperties will be extracted over a wide range of temperature (from 300K up to 4K) Finally theelectrical functionality of the 1T1R elementary memory cell will have to be demonstrated andanalyzed in order to optimize the key features (current voltage time frequency) which are directlyrelated to the performance of the memory cell (memory window endurance and retention) This willallow to identify the most appropriate materials and technological processes This work will be donein close collaboration between the laboratories of electrical characterization and technologicalintegration If you are interested by the internship please send your CV and a motivation letter to sylvainbarraudceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10163Contact sylvainbarraudceafr

OPTIMIZATION OF RESIDUAL GAS ANALYSIS MASS SPECTRUM THROUGHMACHINE LEARNING (STAGE)


Offre ndeg10165

Context And background LCFC Lab offers a complete RGA testing solution for outgassing andhermetic studies of microelectronic and MEMS package cavities Two ultra high vacuum apparatushas been developed as well as a devoted software package for qualitative and quantitative RGA dataanalysis To strengthen the RGA activity software optimization and improvement is required Jobdescription Up to now data extraction and analysis is based on physic fluid dynamic principles andrealized essentially through simple macro programming As soon as the amount of data increase thecurrent analysis programs show limitations in term of computational efficiency and resultsreliability Since RGA activity is growing up it is mandatory to improve both the RGA analysiscapability and the results reliability The first task of the internship will be to rewrite these programsunder the more appropriate Scilab or Matlab programming environment The second part will bededicated to the implementation of machine learning based strategies to facilitate the RGA massspectrum interpretation Our own database as well as externals free data base (for example providedby NIST) will be used to train and validate the neural network setup Background with deeplearning software development databases and physics engineering skills is considered helpful Ifyou are interested by the internship please send your CV and a motivation letterto heleneducheminceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10165Contact heleneducheminceafr

3D SEQUENTIAL INTEGRATION FOR HIGH DENSITY SENSINGAPPLICATIONS (STAGE)


Offre ndeg10166

Context 3D sequential integration enables to achieve the highest 3D contact density betweenstacked levels compared to other existing techniques However it requires to process stackeddevices with a limited thermal budget Leti institute is pioneer in this domain and has a uniqueexpertise on low temperature devices for computing applications This internships goal is todevelop a new device adapted to sensing application Gate stack is particularly critical andinnovations are required to optimize its quality while staying compatible with 3D sequentialintegration thermal budget limitation Work description The student will contribute to this new lowtemperature device developement in order to meet device specifications for sensing applicationsThis internship includes several parallel studies a Physical-chemical characterisation studyenabling to select the best gate stack materials (using FTIR XPS TEM ellipsometry etc) amorphological study in order to integrate the gate stack in a full transistor process flow and anelectrical characterization study enabling to conclude on the gate stack final quality (gate stackreliability carrier mobility interface state densities noise characterization) This internship enablesto discover complex device fabrication in a 300mm industrial clean room advanced Physical-chemical and electrial characterization techniques If you are interested by the internship pleasesend your CV and a motivation letter to perrinebatudeceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10166Contact perrinebatudeceafr

FROM TECHNOLOGY TO INTEGRATED CIRCUITS OPTIMIZATION ANDVALIDATION OF PARASITICS MODELING INTO PDKS (STAGE)


Offre ndeg10168

Context Parasitic resistances and capacitances in integrated circuit produce circuit performancedegradations (ie speed and power consumption) when CMOS technologies are scaling down Theyalso need to be accounted accurately while designing Non Volatile Memory (NVM) advanced circuitfor neuromorphic applications or high power circuit with GaN technology to anticipate heatingeffect Parasitic elements are evaluated with PEX (Parasitic Extraction) tool which is included intoProcess Design Kits (PDK) PDK describes a technology and gather the tools necessary to designfunctional circuits Design Rules Check (DRC) Layout versus Schematic (LVS) PEX and devicesmodels PEX development and its validation are not addressed by literature Indeed industrialcompanies perform usually this validation with the post layout simulation comparison with electricalmeasurements of complex circuits Obviously this method is hardly usable in research environmentsuch as in Leti Work expected The internship objective is to validate the parasitic extractionperformed by the parasitic extraction tool included in Leti PDKs The methodology need to be asgeneric as possible to be used on all Leti microelectronics technologies This work will be performedwith experts from the Simulation and Modeling Laboratory (LSM) and from the Mask and Design KitLaboratory (LMDK) 5 steps are scheduled 1 Test structures definition to validate parasiticextraction in the CMOS technology front- middle- and back-end 2 Development of a simplifiedCMOS PEX and comparison of results obtained with competitor tools Calibre from Mentor andStarRC from Synopsys which are standard tools of industrial companies 3 3D finite elementssimulation flow developement with Silvaco Clever tool and comparison of the results obtained fromPEX extraction in step 2 4 Identification and characterization of available test structures onsilicon compatible with the methodology validation 5 Documentation of the methodology toensure the alignment between pre and post layout SPICE simulations If you are interested by theinternship please send your CV and motivation letter to jorislacordceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10168Contact jorislacordceafr

SIMULATION AND MODELLING OF INTERCONNECT NETWORKS FOR CMOSQUANTUM BIT SYSTEMS (STAGE)


Offre ndeg10169

Context Because it may revolutionize the high performance computing systems nowadays siliconquantum computing technologies receive an increasing interest Based on quantum bit (Qubit) thelarge potential of those technologies stems from the use of CMOS know-how to adapt thesemiconductor qubit in large scale To achieve efficient control and read-out of qubit with highfrequency signals modelling of interconnect network is required The proposed training courseobjective is to evaluate the impact of electrical routing on qubit performances We will develop amodel of interconnect networks of growing complexity (1D 2D and 3D) integrated on a siliconsubstrate with a dedicated Back-End-Of-Line for quantum bit Expected work -Use dedicatedsimulation software to assess performances of electronic routing -Suggest technology and designopportunities for Qubit interconnect network -Develop a simplified model of the chosen interconnectnetworks and define relevant figures of merit in various domains energy frequency bandwidthelectromagnetic coupling -Using this model evaluate the control and reading efficiency ofmicrowave signals on Qubit If you are interested by the internship please send your CV andmotivation letter to helenejacquinotceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10169Contact helenejacquinotceafr

OVERCOMING CATASTROPHIC INFERENCE IN NEURAL NETWORKSTHROUGH ACCURATE OVERLAPPING REPRESENTATIONS (STAGE)


Offre ndeg10170

Context Catastrophic forgetting is the fact that a neural network formed on a first set of elementscan forget them when it learns a second set Therefore there can be no incremental learning This isnow becoming extremely limiting if we want to develop autonomous systems capable of dealing withsituations that could not have been envisaged during the first learning phase And this is the nextlock of machine learning We have chosen a model of cognitive psychology of human memorydeveloped B Ans and S Rousset to solve this question because unlike all models in the literature itis the only one to preserve the plasticity of the network Job Description This model has alreadybeen implemented in a formal neural network with the Tensor Flow tool for a handwritten numberrecognition application We would like to explore the possible improvement of random noise toproperly characterize the function learned for the network We have already found that the gainresulting from a good selection of the starting noise is more than 90 on the total performance ofthe system which makes us think that it is necessary to study the impact of noise on performanceThe internship will take place in three phases - State of the art on random noise generation and apriori information on the distribution of the different classes - Analyses of the signal-to-noise ratio ofthe pseudo data - Proposeselect the best alternatives for generating the starting noise If you areinterested by the internship please send your CV and motuvation metter to marinareybozceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10170Contact marinareybozceafr

CARACTEacuteRISATION DE MEMBRANES EacuteLECTRONIQUES EacuteTIRABLES (STAGE)


Offre ndeg10171

Cadre et contexte Dans le cadre du deacuteveloppement de leacutelectronique structurelle theacutematiquetransverse au Leti et au Liten la mise au point de systegravemes conformables et eacutetirables neacutecessitelinteacutegration de structures en silicium fortement amincies (puces capteurs) dans des membranespolymegraveres (polyureacutethane silicone) eacutetirables de plusieurs dizaines de Le contraste de rigiditeacute entre les inclusions en silicium et leur support polymegravere creacutee les concentrations de contrainte agravelorigine des deacutefaillances meacutecaniques Afin deacutevaluer la robustesse et la fiabiliteacute de ces systegravemes ilest donc neacutecessaire de mettre en place des tests meacutecaniques avec suivi in-situ des performanceseacutelectriques La nature mecircme des membranes seules (sans inclusion silicium) rend deacutejagraveparticuliegraverement deacutelicate leur caracteacuterisation meacutecanique en eacutetirement uni et bi axial agrave cause de laformation de rides (wrinkles) deacutes les premiers de deacuteformation apparente Cette deacuteformation horsplan rend deacutelicate leacutevaluation et le controcircle de la deacuteformation planaire subie par les objetscomplets lors des test de caracteacuterisation eacutelectromeacutecanique Des meacutethodes de caracteacuterisation de cesmodes deacuteformation (concentrations de contrainte deacuteformation hors plan) sont agrave mettre au pointafin de permettre une compreacutehension complegravete des essais reacutealiseacutes Travail demandeacute Le travail dustagiaire sarticulera autour des trois axes suivants Participer agrave leacutevolution des montagesexpeacuterimentaux existant ( flexion eacutetirement cyclage) Mettre au point les outils meacutethodes demesure de deacuteformation 3D seacutelectionneacutees ( 3D Digital image correlation) Comparer les reacutesultatsexpeacuterimentaux agrave des reacutesultats de modeacutelisation meacutecanique par eacuteleacutements finis Le stage pourradonner lieu agrave une poursuite en thegravese Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offre de stage merci de bienvouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre de motivation agrave vincentmandrillonceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10171Contact vincentmandrillonceafr

CARACTEacuteRISATION DE MATEacuteRIAUX PIEacuteZOEacuteLECTRIQUES SANS PLOMB POURAPPLICATIONS ACTIONNEUR ET CAPTEUR (STAGE)


Offre ndeg10172

Cadre et contexte Le LCMA laboratoire de composants micro-actionneur travaille surlinteacutegration de mateacuteriau pieacutezoeacutelectrique dans des microsystegravemes permettant une fonction detransducteur eacutelectromeacutecanique Le Titanate Zirconate de Plomb (PZT) est agrave ce jour le mateacuteriaupieacutezoeacutelectrique le plus performant La directive RoHS (Restriction of the use of certain HazardousSubstances in electrical and electronic equipment) regraveglemente les restrictions dutilisation duplomb en fixant un taux de plomb maximum autoriseacute dans les puces Les ceacuteramiquespieacutezoeacutelectriques agrave base de plomb telles que PZT sont pour le moment explicitement exclues duchamp dapplication de la directive faute de mateacuteriau alternatif suffisamment performant Lareacutevision de la directive tous les 3 ans nous amegravene agrave eacutevaluer des mateacuteriaux sans plomb pour lesapplications actionneur et capteur pieacutezoeacutelectrique La famille des KNaxNb1xO3 (KNN) a eacuteteacuteidentifieacutee comme une piste prometteuse pour les actionneurs tandis que le nitrure daluminiumdopeacute scandium (AlNSc) est envisageacute pour les applications capteurs On se focalisera sur ces 2mateacuteriaux sous forme de couche mince et on eacutevaluera leurs performances Travail demandeacute Lobjectif de ce stage est de caracteacuteriser des mateacuteriaux pieacutezoeacutelectriques sans plomb et de comparerleurs proprieacuteteacutes agrave celle du mateacuteriau de reacutefeacuterence le PZT Le travail se reacutepartira en 3 phases Etatde lart exhaustif sur les mateacuteriaux pieacutezoeacutelectriques sans plomb pour les applications transducteurs(actionneur et capteur) Reacutealisation de veacutehicules de test simples pour les caracteacuterisationseacutelectrique et pieacutezoeacutelectrique Caracteacuterisations structurales eacutelectriques et pieacutezoeacutelectriques demateacuteriaux sans plomb (KNN AlNSc) eacutelaboreacutes au LETI ou fournis par des partenaires Si vous ecirctesinteacuteresseacute par cette offre de stage merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre demotivation agrave gwenaelle-rhunceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10172Contact gwenaelle-rhunceafr

ΜMIROIRS MEMS POUR LIDAR (STAGE)


Offre ndeg10173

Cadre et contexte Dans le domaine des MOEMS (Microsystegravemes Opto-eacutelectromeacutecaniques) lesmicromiroirs sont dexcellents candidats pour remplacer les macro-miroirs chaque fois que laminiaturisation la basse-consommation le coucirct et un poids reacuteduit sont neacutecessaires Actuellementces micromiroirs apparaissent comme un sous-systegraveme cleacute dans le deacuteveloppement de systegraveme LIDAR(Light Detection and Ranging) longue porteacutee et compact pour les applications laquo veacutehiculesautonomes raquo Le CEALETI a preacuteceacutedemment deacuteveloppeacute des micromiroirs agrave base dactionneurs pieacutezo-eacutelectriques pour applications pico-projecteur Ce type dactionneur non-commercialiseacute agrave ce jourallie une faible consommation des densiteacutes deacutenergie et des forces importantes et repreacutesente doncun candidat novateur et inteacuteressant que nous souhaitons deacutevelopper Travail demandeacute Lobjectifde ce stage sera de caracteacuteriser et de post-modeacuteliser des micromiroir 1D (un axe de balayage) et 2D(deux axes de balayage) agrave actionnement pieacutezo-eacutelectrique fabriqueacutes pour une application LIDARPhase 1 Familiarisation avec leacutetat de lart sur les micro-miroirs agrave axe lent et rapide afin decomprendre les speacutecifications et faiblesses lieacutees agrave lapplication puis investigation du principedactionnement pieacutezo-eacutelectrique avec des mateacuteriaux ferroeacutelectriques (PZT) Phase 2 Ensuite lecandidat effectuera les caracteacuterisations eacutelectromeacutecaniques et optiques (freacutequence de reacutesonancedeacutebattement angle meacutecanique) des micromiroirs 1D et 2D afin de les comparer aux speacutecificationsviseacutees Le candidat pourra participer agrave la mise en place de banc de caracteacuterisation optique deacutedieacutee agraveces micro-miroirs ainsi quagrave des plans dexpeacuteriences sur la tenue au flux Phase 3 Post-modeacutelisationpar eacuteleacutements finis sous COMSOL des architectures de micro-miroirs 1D et 2D Dans ce cadrelamortissement mateacuteriaux sera impleacutementeacute dans les modeacutelisations agrave partir des valeursexpeacuterimentales et lamortissement par lair sera eacutegalement modeacuteliseacute Pour lensemble de cestravaux le candidat sappuiera sur lexpertise MEMS deacuteveloppeacutee depuis 25 ans au LETI Si vousecirctes inteacuteresseacute par cette offre de stage merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre demotivation agrave laurentmollardceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10173Contact laurentmollardceafr

CARACTEacuteRISATION FINE DE MICROPHONES MEMS (STAGE)


Offre ndeg10174

Cadre et contexte Les microphones MEMS actuels ont atteint leurs limites physiques Lesperformances stagnent depuis plusieurs anneacutees alors que le marcheacute des smartphones et desassistants personnels demande plus de dynamique et un bruit plus bas Une rupture technologiqueest neacutecessaire et cest dans ce cadre que le Leacuteti a deacuteveloppeacute un MEMS baseacute sur un conceptnouveau Travail demandeacute Vous ferez le lien entre les laboratoires Conception et Caracteacuterisation deMEMS Vous programmerez des tests automatiques sur tous les microphones au niveau wafer pourrepeacuterer les composants les plus prometteurs Le wafer pourra alors ecirctre deacutecoupeacute en puces pourreacutealiser des tests complets des meilleurs microphones notamment des mesures de bruit dans unechambre semi-aneacutechoiumlque A partir de ces mesures vous pourrez remonter au modegravele meacutecanique ensappuyant sur la simulation Une fois le comportement de chaque liaison finement analyseacute vousrebouclerez sur lameacutelioration du design et de la fabrication Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offrede stage merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre de motivation agrave loicjoetceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10174Contact loicjoetceafr

CAPTEURS TEacuteLEacute-ALIMENTEacuteS (STAGE)


Offre ndeg10175

Cadre et contexte Le besoin de capteurs interrogeables agrave distance permet denvisager de nouvellesapplications aussi bien en aeacuteronautique (le monitoring daile davion pales de turbine) leacutenergie(mesures sur des dispositifs tournants) le geacutenie civil (surveillance douvrage) que des applicationsgrand public comme les eacutecrans la santeacute (patch meacutedical) et eacutegalement les domaines de la seacutecuriteacute etde la deacutefense Pour ces derniers secteurs on pourra souligner linteacuterecirct de ce type de capteurs teacuteleacute-alimenteacutes et interrogeables agrave distance dans toutes les situations ougrave un capteur doit ecirctre placeacute dansun endroit difficile daccegraves ougrave le capteur peut ecirctre enfoui dans les situations ougrave il ne peut pasembarquer une puce eacutelectronique ou une batterie (haute tempeacuterature ambiance explosive etc) ougraveil ne peut ecirctre relieacute eacutelectriquement agrave lexteacuterieur (machine tournante exiguiteacute etc) La technologielaquo MampNEMS raquo deacuteveloppeacutee par le CEA-LETI pour le domaine des capteurs peut permettre dereacutepondre agrave ce besoin de miniaturisation extrecircme dultra-basse consommation de hautesperformances et de bas coucirct Par ailleurs le CEA-LETI travaille eacutegalement sur des capteurs passifs agravetransduction eacutelectromagneacutetique inteacutegrant une antenne miniature capteurs qui preacutesentent un tregravesfort inteacuterecirct pour ecirctre lus agrave distance par une antenne interrogatrice Ce type de capteur coupleacute agrave uneantenne sans circuit eacutelectronique peut eacutegalement permettre daugmenter la distancedinterrogation entre le lecteur et le capteur teacuteleacute-alimenteacute par rapport aux tags de type RFID quineacutecessiteacute de leacutenergie pour reacuteveiller le circuit Le deacutefi consiste agrave coupler et inteacutegrer ces capteurssilicium avec une architecture dantenne (co-design) Travail demandeacute Le sujet de stage consisteraagrave consideacuterer plusieurs types de capteurs qui fonctionnent en mode statique ou en mode reacutesonant etagrave eacutetudier comment les associer agrave une antenne (co-design) pour permettre de teacuteleacute-alimenter lecapteur et de transmettre les informations Ce travail neacutecessitera une inteacuteraction pousseacutee entre lesparties laquo capteur inteacutegreacute raquo et laquo antenne raquo Pour reacutealiser ce travail multidisciplinaire le stagiairesappuiera sur les expertises et les moyens de plusieurs laboratoires du CEA-LETI les laboratoires laquoCapteurs raquo (LCMC) laquo TestsFiabiliteacute raquo (LCFC) du Deacutepartement des Composants Silicium eteacutegalement sur le laboratoire laquo Antenne Propagation et Couplage Inductif raquo (LAPCI) du Deacutepartementlaquo Systegraveme Il pourra collaborer avec dautres doctorants impliqueacutes sur cette theacutematiquenotamment pour la partie conception de lantenne adapteacutee Si vous ecirctes inteacuteresseacute par cette offrede stage merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre de motivation agrave marcsansapernaceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10175Contact marcsansapernaceafr

TRANSFERT DE MATEacuteRIAUX 2D POUR DES APPLICATIONS DE LAMICROEacuteLECTRONIQUE (STAGE)


Offre ndeg10070

Cadre et contexte Depuis la deacutecouverte du graphegravene (prix Nobel 2010) lengouement pour lesmateacuteriaux 2D na cesseacute de croitre En effet ces mateacuteriaux preacutesentent des proprieacuteteacutes tregravesparticuliegraveres et sont donc des candidats seacuterieux pour la miniaturisation de leacutelectronique etleacuteconomie deacutenergie ainsi que pour les applications flexibles Le stage porte sur leacutetude dutransfert de ces mateacuteriaux 2D pour des applications de microeacutelectronique telles que des capteursbiologiques pour la deacutetection des glyphosates les switch RF Il se deacuteroule au sein du CEALETIdans un laboratoire speacutecialiseacute dans le transfert de films minces le LIFT Travail demandeacute Le travailsera reacutealiseacute en collaboration avec des eacutequipes qui fabriquent des mateacuteriaux 2D et des eacutequipes quifabriquent des dispositifs dans le cadre dun projet interne CEA Lela stagiaire sera ameneacute(e) agravetravailler en salle blanche Le stage consistera agrave - deacutevelopper des techniques permettant le transfertdes mateacuteriaux 2D de leur substrat de croissance vers des dispositifs type capteurs CMOS switchRF - reacutealiser les eacutetapes de transfert ainsi que les caracteacuterisations associeacutees qui servent agravedeacuteterminer la qualiteacute du transfert comme le MEB la spectroscopie Raman ou lXPS - reacutealiser lacaracteacuterisation eacutelectrique des dispositifs en collaboration avec les eacutequipes applicatives du CEA Sivous ecirctes inteacuteresseacute par cette offre merci de bien vouloir envoyer votre CV et une lettre demotivation agrave lucielevan-jodinceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10070Contact lucielevan-jodinceafr

PHASE-CHANGE MEMORY FOR 28NM AND BEYOND NEW FRONTIERS ANDINNOVATIONS AT THE LIMITS OF THE NON-VOLATILE MEMORY SCALINGROADMAP FOR THE AUTOMOBILE MICROCONTROLLERS OF TOMORROW(STAGE)


Offre ndeg10131

The near future is Internet of Things (IoT) with the need of a data storage infrastructure allowingBig Data processing and Artificial Intelligence (AI) applications The Memory Laboratory in CEA-LETI is developing the next generations of Non-Volatile Memories and among them Phase-ChangeMemory (PCM) is the most mature one PCM demonstrated capability of high data retentionperformances thanks to recent developments in the framework of the collaboration betweenSTMicroelectronics and CEA-LETI However in order to target next generation of PCM for beyond28 nm technology node the reliability at extremely scaled dimensions should be evaluated andimproved This work will deal with material engineering electrical characterization of state-of-the-art and revolutionary PCM devices at high operating temperature The work consists of - Make abibliographic study to establish the state of the art of PCM developments already done in theliterature to target automotive applications - Analyze innovative phase-change materials families totarget high temperature data retention lower drift and low power consumption - Test the electricalperformance of single cell devices integrating these new materials and perform statistical analysison advanced memory arrays up to Mb - Analyze deeply high temperature stability targeting adescription of the main directions for the following of the engineering and optimization of the PCMtechnology If you are interested by the internship please send your CV and a motivation letter toguillaumebourgeoisceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10131Contact guillaumebourgeoisceafr

ELECTRICAL CHARACTERIZATION OF HFO2-BASEDMETALFERROELECTRICMETAL ANDMETALFERROELECTRICINSULATORMETAL STRUCTURES FOR EMERGINGULTRA-LOW POWER IOT MEMORIES FERAM-CAPACITANCE BASED ANDFTJ-RESISTANCE BASED RESPECTIVELY (STAGE)


Offre ndeg10156

Cadre et contexte Depuis la deacutecouverte de la ferroeacutelectriciteacute dans le HfO2 il y a une dizainedanneacutees ce mateacuteriau suscite beaucoup dinteacuterecirct pour des meacutemoires ultra faible consommationplus reacutecemment encore des reacutesultats preacuteliminaires de jonction tunnel ferroeacutelectriques ont eacuteteacutedeacutemonstreacutes avec ce type de mateacuteriau scalable et compatible CMOS Travail demandeacute Vous caracteacuteriserez des structures MFM et MFIM existantes en utilisant la technique PUNDreacutecemment mise en place dans le laboratoire afin de deacuteterminer la polarisation reacutemanente et lechamp coercitif du HfO2 ferroeacutelectrique et leacutevolution de ces paramegravetres au cours du cyclage(wake-up fatigue) et des splits process Vous proceacutederez eacutegalement agrave des mesures I-V agrave faiblecourant dans le but de mettre en eacutevidence leffet tunnel dans les jonctions tunnel ferroelectriques(FTJ) et de quantifier la fenecirctre meacutemoire attendue Vous vous attacherez enfin agrave comprendre lesmeacutecanismes mis en jeu dans ce type de structures en vue danticiper les points critiqueslorsquelles seront impleacutementeacutes dans des matrices meacutemoires non volatiles Si vous ecirctes inteacuteresseacutepar cette offre de stage merci de bien vouloir envoyer votre CV ainsi quune lettre de motivationagrave laurentgrenouilletceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10156Contact laurentgrenouilletceafr

INTEGRATION OF A RESISTIVE MEMORY WITH A BACK-END SELECTOR INFDSOI 28NM NODE FOR IN MEMORY COMPUTING APPLICATIONS (STAGE)


Offre ndeg10157

Context The near future is Internet of Things (IoT) with the need of a data storage infrastructureallowing Big Data processing and Artificial Intelligence (AI) applications The Memory Laboratory inCEA-LETI is developing the next generations of Non-Volatile Memories and among them Cross Barstructure based on ReRAM + OTS selector is very promising While first demonstration has beendone at cell level matrix demonstration has not been demonstrated yet The target is on 28 nmtechnology node that offer a great compromised between advanced node and flexibility ofintegration Objectives In this internship we propose to integrate a resistive memory (OxRAM) witha back-end Selector (OTS-type) in 28nm technology with 12 inches platform for In MemoryComputing applications To this aim LETI MAD300 test vehicle will be used The RRAM and the OTSwill be integrated in the BEOL on top of a 28nm FDSOI technology Integration schemes will bedefined and analyzed in terms of risk and ease of fabrication Key integration steps (among themmemory point dimension stack etching contamination) will be addressed and discussed Memorydot will be accurately designed based on RRAM and OTS intrinsic properties in order to targetdevice features (operating voltages current ON and OFF resistances memory leakage current)compatible with 28nm technology in a crossbar array Process flow will be finalized usingcommercial tools so that integration can be achieved in LETI cleanroom using 300mm test vehicleand platform If you are interested by the internship please send your CV and a motivation letterto gabrielmolasceafr

Laboratoire DCOS LetiCode CEA 10157Contact gabrielmolasceafr

CARACTEacuteRISATION ET MODEacuteLISATION DES DISPOSITIFS Agrave EFFET DECHAMPS Agrave SEMICONDUCTEUR SILICIUM ET EN III-V EN CONDITIONCRYOGEacuteNIQUE (THEgraveSE)



Institut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique IMEP-LaHC Grenoble INP BP 257 MINATEC 38016 Grenoble cedex 16 France

PhD Position

Topic Characterization and modeling of Si and III-V FET devices under deep cryogenic conditionStart January 2020 Salary 1400 EUR month (net) Context Quantum computing is currentlyattracting a lot of research due to its high potential for complex calculation and cryptographyapplications The core elements of quantum computing are Qbits but they must be addressed andaccessed using an embedded CMOS technology which hence needs to operate at very lowtemperatures as Qbit devices only operate in cryogenic conditions The understanding of MOSFEToperation at very low temperature is well known since the 90s but modern and emergingtechnologies like FDSOI FinFET III-V HEMT or NanoWire which will be needed in the frameworkof quantum computing have not been extensively studied at low temperature One particularproperty of these technologies is their high surface to volume ratio and their use of high-K materialswhich may lead to an undesired increased impact of electronic noise related to the presence oftraps and defects extremely detrimental for quantum computing In addition MOSFET devicesgenerate heat which impacts their own operation in a phenomenon called the Self Heating Effect(SHE) This effect is still not fully understood yet especially at low temperature Therefore thecryogenic behavior of these new MOSFET architectures has to be fully re-investigated in the light oftheir future use for quantum computing application In order to face these exciting challenges and inthe framework of this proposed PhD subject the student will perform a detailed experimentalstudy of Si and III-V FET electrical properties and reliability in cryogenic conditions (downto 4K) using the state-of-the-art facilities of IMEP-LAHC This work will then be followed bythe development of physical models which will be used by teams of circuit designers in theframework of a European project (SEQUENCE) whose general objectives are

To provide technology for scalable cryogenic electronics supporting emerging quantumcomputing technologies To mature a selected set of emerging device technologies (TRL 4) with technology benchmarkto support future technology nodesTo establish the optimal balance between III-V Si CMOS and emerging device technologies tomeet the power and form factor constrains in cryogenic electronics and develop 3D technologyintegration strategies

Detailed overview of the PhD subject

Advanced cryogenic electrical characterization The PhD student will perform a detailed1

electrical characterization from room temperature down to 4K on various Si and III-V MOSdevices fabricated by the partners of SEQUENCE (LETICEA Lund University IBM Zurich)The challenges include proper assessment of electrical properties of devices throughCapacitance-Voltage and Current -Voltage measurements measurements on devicesfeaturing short gate length and small width (nanometrics sizes) Magneto-transportmeasurements down to 4K and up to 9 Teslas will also be carried out to evaluate moreprecisely the channel transport mechanisms by Hall effect and magnetoresistance phenomena Interface and dielectric trap characterization The PhD student will perform a refined2analysis of the device gate dielectric-channel interface quality based on low frequency noise(LFN) random telegraph noise (RTN) and Charge Pumping (CP) measurements Theorigin of different noise sources will be identified aiming in the proper trap parameterextraction and noise modeling In small area devices in particular the onset of RTN will beinvestigated for comparison to the usual 1f (flicker) noise and additionally provide singledefect characteristicsSelf heating effect characterization The PhD student will carry out SHE electrical3characterization by specific pulsed I-V measurements on various selected devices inorder to benchmark different device architectures and technologies The techniques of gatethermometry and thermal microscopy may also be examinedModelling and simulation The PhD student will also conduct a physical modelling of4the operation of such SiIII-V FET devices based on Poisson-Schrodinger simulationcarried out at deep cryogenic temperatures SheHe will focus both on charge and capacitancecharacteristics transport properties as well as on low frequency noise modelling in order tobetter interpret the experimental data on one hand and examine the device behavior in acircuit through Verilog-A model development

Environment IMEP-LaHC (MINATEC) benefits from a renowned expertise in low temperaturecharacterization and modelling of CMOS devices since the end of 80s with emphasis on MOSFETparameter extraction LF noise and transport in inversion layer at cryogenic temperatures for spaceapplications IMEP-LaHC has also founded the workshop on low temperature electronics (WOLTE)in 1994 still running today In the framework of the European project SEQUENCE IMEP-LaHC willcontribute to the characterization and modeling of Si and III-V MOS devices fabricated at LETICEA(Grenoble) Lund University (Sweden) and IBM Zurich (Switzerland) Requirement The studentshould have knowledge of electronics and semiconductor physics as well as basic understanding ofsemiconductor device operation principles and applications Technical skills regarding datatreatment through Origin MATLAB Mathcad or Python will be needed Already acquired experiencein electrical characterization will be appreciated Contact PhD supervisor Prof F Balestra DRCNRS francisbalestragrenoble-inpfr (+33456529510) PhD co-supervisor Dr C Theodorou CRCNRS christoforostheodorougrenoble-inpfr (+33456529549)

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-11092019-CMNEContact francisbalestragrenoble-inpfr

REacuteALISATION ET OPTIMISATION DE BIOCAPTEURS Agrave BASE DENANOSTRUCTURES SIC POUR LA DEacuteTECTION EacuteLECTRIQUE DEBIOMOLEacuteCULES (THEgraveSE)



Reacutealisation et optimisation de biocapteurs agrave base de nanostructures SiC pour la deacutetectioneacutelectrique de biomoleacutecules

Topic The development of label-free biosensors based of electrical detection of molecules is ofgreat interest for early diagnosis of biomarkers in personalized medicine environmental monitoringand bio-defense In this aim many studies are currently being carried out on sensing devices basedon semiconductive silicon nanowires for electrical detection of DNA or proteins by field effect withhigh sensitivity and specificity [1] However silicon nanowires exhibit some physicochemicalinstability when immerging in saline physiological solutions It leads to some non-reliability of themeasurements which in fact become limiting To overcome these critical issues other kinds ofsemiconducting nanomaterials or new nanowire architectures involving Si core with a passivatingmetal oxide shell are under investigation In particular silicon carbide (SiC) is a semiconductorwhich can advantageously replace silicon Indeed SiC is already used for many biomedicalapplications covering of prostheses and stents biomimetic structures and cell reconstruction Veryrecently it has emerged as the best semiconductor candidate chemically inert biocompatible [2]which offers new perspectives notably for integration of in-vivo sensors Notably our group hasrecently proved the superior chemical stability of SiC NWs over Si NWs [3] in physiologicalconditions Since several years our group is a leading group implementing SiC based NanowiresField Effect Transistors (NWFETs) for different applications nanoelectronics in criticalenvironments (temperature gas radiation) and nanosensors of biological molecules (DNA) We havevalidated the concept of SiC nanowire transistors in previous PhD theses leading to a firstdemonstrator on an international scale

The grafting and electrical detection of DNA using NWFETs based on 2 types of innovative SiCnanostructures have been demonstrated [4-8] As a continuation of this work this new PhD thesisaims to develop biosensors involving SiC based nanolines optimizing thoroughly the characteristicsand performances of these devices in terms of sensitivity detection limit selectivity long-termfunctionality and real-time acquisition

Objective The thesis work will focus on the development of SiC based nanolines their integrationin NWFETs their electrical characterization their functionalization and integration in microfluidiccells in order to be able to emphasize the electrical detection of DNA or proteins in liquid mediumThe work will be principally done within 2 Grenoble laboratory partners in this project IMEP-LaHC

and LMGP This partnership is supplemented by surrounding technical platforms (CIME Biotechclean rooms PTA and CIME)

Candidate profile The candidate should be Master of Sciences graduated in the field of Micro-Nanotechnology An experience in biosensing and cleanroom processing and device characterizationwould be a plus CV marks of master (year 1 and 2) and letter should be sent before July 15 tosupervisor and co -supervisor

Contact Edwige BANO IMEP-LaHC Supervisor Valeacuterie STAMBOULI LMGP Co -supervisor

Funding fellowships from EEATS doctoral school Starting date 1st October 2019 References[1] N Gao et al Nano Letters 15 p2143minus2148 (2015) [2] SESaddow Silicon CarbideBiotechnology A Biocompatible Semiconductor for Advanced Biomedical Devices and ApplicationsElsevier Sciences (2011) [3] R Bange et al Material Research Express 6 015013 (2019) [4] LFradetal thesis of Grenoble University (2014) [5] L Fradetal et al Journal of Nanoscience andNanotechnology 14 5 p3391ndash3397 (2014) [6] JHChoi et al Journal of Physics D Appl Phys 45p235204 (2012) [7] M Ollivier et al J Crystal Growth 363 p158-163 (2013) [8] L Fradetal et alNanotechnology 27 (23) p235501 (2016)

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-07062019-CMNEContact edwigebanogrenoble-inpfr

DEUXIEgraveME GEacuteNEacuteRATION DHARMONIQUES POUR LES MATEacuteRIAUX SEMI-CONDUCTEURS ET CARACTEacuteRISATION DINTERFACES (THEgraveSE)



Geacuteneacuteration de seconde harmonique pour la caracteacuterisation des mateacuteriaux et interfaces agravesemiconducteurs IMEP - LAHC MINATEC - INPG 3 Parvis Louis Neacuteel 38016 Grenoble

Contacts Irina Ionica 04 56 52 95 23 Guy Vitrant Lionel Bastard

Contexte Ce sujet de thegravese est financeacute dans le cadre du plan national franccedilais Nano 2022 qui faitpartie du projet europeacuteen IPCEI laquoNanoeacutelectronique pour lEuroperaquo et vise agrave soutenir lindustriemicro nanoeacutelectronique Parmi ses 5 axes strateacutegiques les capteurs intelligents (tels que lescapteurs drsquoimage) occupent une place importante Lameacutelioration des performances de telsdispositifs neacutecessite des optimisations technologiques continues des mateacuteriaux et des interfaces lesconstituant La plupart du temps les mateacuteriaux utiliseacutes sont des couches minces (ou desempilements contenant plusieurs couches minces) et leur caracteacuterisation non destructive sur wafercomplet est un veacuteritable deacutefi Objectifs de thegravese et travaux agrave reacutealiser Lobjectif de cette thegraveseest de deacutevelopper une meacutethode de caracteacuterisation innovante pour les multicouches de dieacutelectriquesagrave grand k utiliseacutes pour la passivation au silicium La meacutethode utilise la geacuteneacuteration de secondeharmonique (SHG) qui est un pheacutenomegravene doptique non lineacuteaire La particulariteacute du SHG geacuteneacutereacutepar les mateacuteriaux centrosymeacutetriques (tels que Si Al2O3 HfO2hellip) est que le signal provenantprincipalement des contributions des interfaces est tregraves sensible au champ eacutelectrique qui y estpreacutesent Pour les capteurs dimage une qualiteacute dinterface eacuteleveacutee et une passivation par effet dechamp sont requises et peuvent ecirctre mesureacutees agrave laide du SHG1 Ces objectifs neacutecessitent que deuxeacuteleacutements cleacutes soient traiteacutes dans la thegravese (1) la deacuteconvolution des pheacutenomegravenes de propagationoptique afin drsquoacceacuteder aux proprieacuteteacutes eacutelectriques de lrsquointerface et (2)l eacutetalonnage du SHG enutilisant drsquoautres mesures eacutelectriques comme la capaciteacute en fonction de la tension sur desstructures fabriqueacutees speacutecifiquement en salle blanche Le sujet est donc multidisciplinaire (physiquedes semi-conducteurs physique des dispositifs semi-conducteurs optique non lineacuteairehellip) et couvretout le spectre de la fabrication de structures de test simples agrave la mesure et modeacutelisation de la SHGainsi quagrave la caracteacuterisation eacutelectrique et agrave lextraction de paramegravetres Environnementscientifique et collaborations Le doctorant beacuteneacuteficiera deacutequipements innovants un prototypeunique en Europe installeacute agrave lIMEP-LAHC en 2014 De plus nous avons deacuteveloppeacute un simulateuroptique fait maison afin dexpliquer les reacutesultats expeacuterimentaux Leacutetudiant beacuteneacuteficiera eacutegalementdeacutechantillons preacutesentant un grand inteacuterecirct pour les capteurs dimages de STMicroelectronics Lesujet est donc fortement lieacute au monde universitaire et industriel puisquil couvre lacompreacutehension physique et les applications pragmatiques de la microeacutelectronique Connaissanceset compeacutetences requises Le sujet du doctorant appartient au domaine de la micro-nanoeacutelectronique mais il est multidisciplinaire (optique non lineacuteaire caracteacuterisation eacutelectrique etmodeacutelisation des interfaces semi-conducteurs-dieacutelectriques) Le candidat doit avoir uneconnaissance solide dans au moins l un de ces domaines Sa curiositeacute scientifique et son ouverturedesprit devraient lui permettre dacqueacuterir les autres compeacutetences techniques Le candidat devraitappreacutecier agrave la fois les travaux expeacuterimentaux et de simulations La curiositeacute et la rigueurscientifiques la motivation le seacuterieux et la creacuteativiteacute sont des qualiteacutes indispensables pour tirerpleinement parti de lrsquoenvironnement scientifique de cette thegravese et acqueacuterir une excellente expertisepour son avenir professionnel Le sujet est proche agrave la fois de la physique fondamentale et du monde

industriel Apregraves le doctorat le candidat devrait ecirctre capable de sadapter facilement auxenvironnements des recherches acadeacutemique et industriel Le candidat doit avoir un tregraves bondossier acadeacutemique avec des notes eacuteleveacutees 1 ML Alles et al Transactions IEEE sur lafabrication de semi-conducteurs vol 20 107 (2007) D Damianos et al Solid State Electronics vol115 p237 2016

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-05062019-CMNEContact IrinaIonicaphelmagrenoble-inpfr

FRONT-END SUPRACONDUCTEUR Agrave BASE DE MGB2 FONCTIONNANT ENTRE10K ET 20K (THEgraveSE)



Proposition de thegravese 2019 Front-end supraconducteur agrave base de MgB2 fonctionnant entre10K et 20K

Le traitement tout numeacuterique du signal hyperfreacutequence est une voie prometteuse pour reacutealiser agraveterme des eacutequipements sol et des charges utiles flexibles pour les radiocommunications spatiales etla radioastronomie En radiocommunication la surveillance du spectre tregraves large bande et lesteacuteleacutecommunications spatiales sont des applications possibles et ceci drsquoautant plus avantageusementque drsquoautres parties du satellite neacutecessitent un cryorefroidissement Les progregraves reacuteguliers descomposants de traitement numeacuterique devraient permettre drsquoenvisager agrave terme de disposer drsquounepuissance de calcul embarqueacutee conforme aux besoins de ces charges utiles Des technologiesannexes comme les liaisons optiques numeacuteriques capables drsquoassurer les eacutechanges de donneacutees entreles eacutequipements de traitement sont en bonne voie pour ecirctre spatialiseacutees Leacutelectronique numeacuteriquesupraconductrice RSFQ (Rapid Single-Flux Quantum) est une solution technologique qui permetdrsquoenvisager la numeacuterisation des signaux RF directement sur la freacutequence de la porteuse en faisantlrsquoeacuteconomie des convertisseurs de freacutequence analogiques La sensibiliteacute eacuteleveacutee des circuits RSFQpermet eacutegalement de supprimer les amplificateurs drsquoentreacutee faible bruit (LNA) Par ailleurs cettetechnologie est eacutegalement une solution entrevue pour les super-calculateurs (projet ameacutericain C3 Cryogenic Computer Complexity) Elle permet denvisager le traitement intensif de donneacutees agravepuissance consommeacutee neacutegligeable directement agrave tempeacuterature cryogeacutenique par exemple commeback-end de reacutecepteurs supraconducteurs comme pour linterfeacuteromeacutetrie en radioastronomie ou deteacuteleacutecommunications Dans ce contexte lIMEP-LAHC deacuteveloppe des circuits de front-end RF RSFQ enpartenariat avec le CNES et Thales-Alenia-Space et des magneacutetomegravetres agrave SQUIDs numeacuteriques(porteuse du signal entre 001 et 100 Hz) Les deux dispositifs sont des convertisseurs analogiques-numeacuteriques (CAN) utiliseacutes dans des modes de fonctionnement diffeacuterents mais baseacutes sur la mecircmetechnologie de jonctions Josephson shunteacutees agrave base de niobium et refroidies agrave 42K Le travail encours consiste en particulier agrave miniaturiser la tecircte de reacuteception pour eacutevaluer le niveau dinteacutegrationpossible et les fonctionnaliteacutes ultimes de circuits plus compliqueacutes et en terme de freacutequencedeacutechantillonnage agrave modifier la maniegravere de polariser les circuits pour supprimer la puissancestatique dissipeacutee (technologies eRSFQ et eSFQ energy-efficient SFQ) et agrave augmenter la dynamiquedes magneacutetomegravetres actuels Ce travail se fait en collaboration avec des centres de technologiepermettant de fabriquer les circuits la fonderie FLUXONICS situeacutee agrave Ieacutena en Allemagne (front-endRFRSFQ) le centre de meacutetrologie nationale italienne (INRIM) agrave Turin (technologie Focused Ionbeam (FIB) eSFQ pour un CAN agrave freacutequence deacutechantillonnage plus eacuteleveacutee) fonderie japonaiseCRAVITY de lAIST pour les magneacutetomegravetres numeacuteriques Lune des limitations des deacuteveloppementsactuels pour certaines applications notamment concernant la portabiliteacute la compaciteacute des systegravemes

et la puissance totale requise pour les applications spatiales est lieacutee agrave la tempeacuterature de 42K quiest environ la moitieacute de la tempeacuterature critique du niobium qui est le supraconducteur basse Tc leplus couramment utiliseacute A cette tempeacuterature il faut entre 1000 et 10000 watts pour obtenir 1 watt agrave42K Un passage agrave 10K ou 20K de tempeacuterature de fonctionnement permettrait dameacuteliorer le bilanthermique par un facteur important (eacutetudes anteacuterieures avec le mateacuteriau NbN (Tc asymp 16K) ayantmontreacute qursquoagrave 9 K le cryo-refroidissement neacutecessitait 2 eacutetages au lieu de 3 pour 4K) Pour linstant lesEtats-Unis et le Japon reacuteinvestissent dans le mateacuteriau NbN qui preacutesente en outre lavantage depouvoir compacifier les circuits car linductance cineacutetique de films minces est plus eacuteleveacutee En Franceet mecircme en Europe lenvironnement technologique actuel ne permet pas denvisager agrave court termede tels deacuteveloppements Par contre il est un mateacuteriau qui preacutesente des proprieacuteteacutes particuliegraverementinteacuteressantes pour nos applications numeacuteriques et qui na pas encore eacuteteacute beaucoup investigueacute cemateacuteriau est MgB2 A la diffeacuterence des supraconducteurs agrave haute Tc la physique de ce mateacuteriau estbien comprise et sa fabrication est relativement aiseacutee Sa tempeacuterature critique de 39K permetdenvisager un fonctionnement agrave 20K avec des bons paramegravetres Par ailleurs peu de temps apregraves sadeacutecouverte en 2001 [1] des jonctions Josephson et des SQUIDs ont eacuteteacute fabriqueacutes la mecircme anneacuteeavec des proprieacuteteacutes attractives [2] LINRIM a eacutegalement obtenu de tregraves bonnes performances degraves2005 [3] Les Etats-Unis ont fourni les premiers reacutesultats avec lobjectif de reacutealiser des circuitsRSFQ avec des jonctions MgB2 submicroniques en 2015 [4] mais aussi plus reacutecemment desdeacutetecteurs [5-8] baseacutes sur lameacutelioration des proprieacuteteacutes des films de MgB2 deacuteveloppeacutes en particulierau Jet Propulsion Laboratory (NASA) en Californie [9] Pour les applications numeacuteriques il nest passouhaitable de travailler agrave trop haute tempeacuterature pour eacuteviter des taux derreurs numeacuteriques tropeacuteleveacutes causeacutes par le bruit thermique MgB2 apparaicirct donc comme un mateacuteriau prometteureacutegalement en terme de vitesse ultime de fonctionnement (RnIc =13 mV correspondant agrave unefreacutequence dhorloge RSFQ de lordre de 200 GHz) Dans le cadre de cette proposition de thegraveselobjectif est donc de transposer le savoir-faire de lIMEP-LAHC dans latechnologie RSFQ et eSFQpour fabriquer de petits circuits permettant deacutevaluer les performances de MgB2 On sattacherasurtout mais pas uniquement agrave eacutetudier linfluence de la tempeacuterature sur les paramegravetres et lesperformances en mode numeacuterique Une partie du travail consistera agrave fabriquer les circuits agrave lINRIMagrave Turin avec qui lIMEP-LAHC a lhabitude de travailler LINRIM est le centre europeacuteen ayantprouveacute la fabrication de jonctions Josephson et de SQUIDs agrave base de MgB2 [3] Le doctorant devradonc passer une partie non neacutegligeable de son temps agrave Turin (environ 50) Il sera encadreacutepartiellement par une collegravegue de lINRIM Le reste du travail de thegravese consistera agrave concevoir lescircuits et les mesurer agrave lIMEP-LAHC Enfin il est important de noter que ce mateacuteriau MgB2 est endeacuteveloppement au JPL (NASA) pour le deacuteveloppement de deacutetecteurs notamment pour desapplications en astronomie Il est important deacutevaluer dans quelle mesure on peut envisager agrave termedinteacutegrer des capteurs THz MgB2 et leur traitement numeacuterique pour de futurs imageurs THz toutsupra Cette thegravese est aussi un premier pas dans cette direction

[1] J Nagamatsu N Nakagawa T Muranaka Y Zenitani and J Akim- itsu ldquoSuperconductivity at39 K in MgB2rdquo Nature vol410 pp 63ndash64 2001 [2] A Brinkman D Veldhuis D Mijatovic GRijnders D H A Blank H Hilgenkamp and H Rogalla ldquoSuperconducting quantum interfer- encedevice based on MgB2 nanobridgesrdquo Appl Phys Lett vol 79 pp 2420ndash2422 2001 [3] CPortesiDMijatovic DVeldhuis ABrinkman EMonticone and R S Gonnelli ldquo MgB2 magnetometer with adirectly couplet pick-up looprdquo Supercond Sci Technol vol 19 pp 303ndash306 2005 [4] TMelbourne D Cunnane E Galan X X Xi and Ke Chen Study of MgB2 Josephson Junction Arraysand Sub-μm Junctions IEEE Trans Appl Supecond Vol 25 No 3 1100604 June 2015 [5] AEVelasco DP Cunnane S Frasca T Melbourne N Acharya R Briggs amp VB Verma High-operating-temperature superconducting nanowire single photon detectors based on magnesiumdiboride In CLEO QELS_Fundamental Science (pp FF1E-7) Optical Society of America May2017 [6] MA Wolak N Acharya T Tan D Cunnane BS Karasik amp X Xi Fabrication andcharacterization of ultrathin MgB2 films for hot-electron bolometer applications IEEE Transactions

on Applied Superconductivity Vol 25 No 3 2015 [7] D Cunnane et al Low-noise THz MgB2Josephson mixer Applied Physics Letters 10911 (2016) 112602 [8] D Cunnane et alOptimization of parameters of MgB2 hot-electron bolometers IEEE Transactions on AppliedSuperconductivity 274 (2017) 1-5 [9] Withanage Wenura K et al Growth of magnesium diboridethin films on boron buffered Si and silicon-on-insulator substrates by hybrid physical chemical vapordeposition Superconductor Science and Technology 317 (2018) 075009 Informations pratiquessur la thegravese Public viseacute - Etudiants deacutecoles dingeacutenieurs et de master 2 de physique oudeacutelectronique - Bonne connaissance des techniques numeacuteriques et analogiques - Bonne maicirctrisedes pratiques expeacuterimentales - Connaissances souhaitables des techniques de fabrication decomposants en salle blanche - Des connaissances des supraconducteurs et des techniquescryogeacuteniques sont un plus - Mention assez bien (moyenne supeacuterieure agrave 1220) requise en master 1et en master 2 Responsable CNES de la thegravese Thierry Robert ndash DCTRFSTR ndash courriel ThierryRobertcnesfr Encadrement de thegravese - Pascal Febvre IMEP-LAHC teacutel 04-79-75-88-64courriel PascalFebvreuniv-smbfr - Luc Lapierre CNES courriel LucLapierrecnesfr Lieu dela thegravese IMEP-LAHC ndash CNRS UMR5130 Universiteacute Savoie Mont Blanc Campus scientifique 73376Le Bourget du Lac Cedex Peacuteriode de la thegravese Deacutemarrage au 1er octobre 2019

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-13032019-CMNEContact PascalFebvreuniv-smbfr

CONCEPTION DrsquoUNE ANTENNE INTELLIGENTE 3D POUR LES APPLICATIONS5G FWA (THEgraveSE)



Titre de thegravese Conception drsquoune antenne intelligente 3D pour les applications 5G FWA

Contexte Plus dun milliard de foyers dans le monde ne disposent toujours pas dune connexionhaut deacutebit reacuteguliegravere [SNS2017] Fixed Wireless Access (FWA) fournit un service haut deacutebit auxparticuliers aux entreprises et aux usines ce qui est particuliegraverement inteacuteressant dans le cas ougraveaucune infrastructure nest en place pour fournir le haut deacutebit filaire via des solutions cuivre fibreou hybride En raison de lexpansion du trafic de donneacutees mobiles (+ 60 par an en moyenne) lesreacuteseaux cellulaires actuels ne peuvent fournir le deacutebit de donneacutees demandeacute le temps de latence etla qualiteacute de service souhaiteacutee pour les applications futures Les systegravemes FWA de nouvellegeacuteneacuteration baseacutes sur la technologie 5G [RAP13] tels que la formation de faisceaux en ondesmillimeacutetriques (mmW) ameacutelioreront consideacuterablement les performances des services haut deacutebitsans fil et fourniront des solutions FWA robustes fiables et eacuteconomiques agrave une eacutechelle massive pourla premiegravere fois Cette anneacutee Orange Cisco et Samsung ont enregistreacute des performances recordpour les 5G FWA mmW avec un deacutebit total de 6 Gbps fournissant plus de 1 Gbps aux utilisateursindividuels agrave plus d1 km du site 5G [ORA18] Cependant le systegraveme reposait sur un reacuteseaudrsquoantennes agrave 128 cellules dont le coucirct prohibitif constituait une limite essentielle pour le marcheacute demasse lrsquoutilisation quotidienne dans les espaces publics et le deacuteploiement agrave grande eacutechelle Dans cecontexte le sceacutenario le plus important pour les opeacuterateurs consiste agrave installer les eacutequipementsutilisateurs (UE) sur des murs exteacuterieurs (maisons individuelles bacirctiments professionnels etc)Pour que la 5G FWA (2425-275 GHz et 3775-40 GHz) devienne une reacutealiteacute un tel cas dutilisationneacutecessite des antennes orientables par faisceau hautement directionnelles avec un reacuteglage preacutecis etun grand angle de balayage pour faciliter la configuration des eacutequipements utilisateurs (UE) etatteacutenuer les effets sur lenvironnement (par exemple le vent les vibrations sur le mobilier urbain latempeacuterature par exemple [KALI15]) Objectif Dans cette thegravese nous proposons de travailler sur laconception drsquoune antenne intelligente 3D en se basant sur un radocircme multifonctionnel fabriqueacute demaniegravere monolithique Une telle approche offre deux avantages principaux la protection meacutecaniquede lrsquoantenne pour les utilisations en exteacuterieur et lrsquoameacutelioration des performances RF via la diversiteacutede polarisation et les fonctions de filtrage absorption En effet les surfaces seacutelectives en freacutequence(FSS) seront conccedilues et laquoimprimeacuteesraquo directement sur la surface interne du radocircme (par impression3D) par la technologie de micro-distribution afin de reacuteduire les interfeacuterences De plus un mateacuteriauabsorbant lui aussi imprimeacute en 3D sera eacutegalement ajouteacute pour reacuteduire les niveaux des lobeslateacuteraux Une fonction innovante suppleacutementaire de collimation et de polarisation (lentille etpolariseur inteacutegreacutes dans le radocircme) sera eacutegalement eacutetudieacutee Contact Pr Tan Phu VUONG email tan-phuvuonggrenoble-inpfr Mcf Greacutegory HOUZET email gregoryhouzetuniv-smbfr Mcf

Thierry LACREVAZ email thierrylacrevazuniv-smbfr Reacutefeacuterence [KALI15] R Kalimulin et alldquoImpact of Mounting Structures Twists and Sways on Point-to-point MillimeterWave BackhaulLinksrdquo IEEE Intern Conf on Commun (ICC) 2015 London UK [ORA18] ldquoSamsung and Cisco inPartnership with Orange Demonstrate New 5G-Powered Home Entertainment and Smart CityApplications in Romaniardquo July 02 2018 [RAPA13] T S Rappaport et al ldquoMillimeter Wave MobileCommunications for 5G Cellular It Will Workrdquo IEEE Access vol 1 pp 335-349 May 2013 [SNS17]5G For FWA (Fixed Wireless Access) 2017-2030 ndash Opportunities Challenges Strategies ampForecasts Market Insight report SNS TELECOM 2017


DEacuteTECTION EacuteLECTRIQUE DrsquoADN SUR PUCE MICROFLUIDIQUE (STAGE)



SUJET STAGE Master 2 ou Projet de Fin drsquoEtudes Deacutetection eacutelectrique drsquoADN sur pucemicrofluidique

Le domaine du diagnostic moleacuteculaire in vitro reacutealiseacute rapidement sur site est en pleinecroissance car il reacutepond aux probleacutematiques de la santeacute du controcircle de lrsquoenvironnement delrsquoagroalimentaire de la deacutefense Les biocapteurs baseacutes sur la deacutetection eacutelectrique sont parfaitementadapteacutes pour ces applications en raison de leur mode de fabrication compatible avec lestechnologies de la microeacutelectronique et la possibiliteacute de lecture du signal de reacuteponse sur unsmartphone Dans ce but de nombreuses recherches sont meneacutees pour reacutealiser des nouveauxcapteurs miniaturiseacutes baseacutes sur la deacutetection eacutelectrique par effet de champ Ils sont constitueacutes denanotransistors dont lrsquoeacuteleacutement sensible est un reacuteseau de nanofils de mateacuteriau semiconducteurcomme le Si En effet les nanofils de Si sont particuliegraverement sensibles aux charges de surfaceapporteacutees par les espegraveces agrave deacutetecter [1] Ces dispositifs sont des transistors de type NWFET(NanoWire Field Effect Transistors) Cependant de nombreux efforts restent agrave effectuer pourameacuteliorer la fiabiliteacute et la stabiliteacute de ces dispositifs notamment dans les conditions reacuteellesdrsquoutilisation en milieu liquide Nous deacuteveloppons des NWFETs pour la deacutetection drsquoADN Lrsquooriginaliteacuteprovient du fait que les nanofils sont agrave base de carbure de silicium (SiC) Le SiC est deacutejagrave utiliseacute pourde nombreuses applications biomeacutedicales recouvrement de prothegraveses et de stents structuresbiomimeacutetiques et reconstruction cellulaire Tregraves reacutecemment il est apparu comme le meilleurcandidat semiconducteur biocompatible [2] ce qui offre de nouvelles perspectives drsquointeacutegration decapteurs in-vivo Nous avons valideacute le concept de transistors agrave nanofil de SiC lors de thegravesespreacuteceacutedentes en aboutissant agrave un premier deacutemonstrateur agrave lrsquoeacutechelle internationale [3]

Dans la continuiteacute de ces travaux [3 4] il srsquoagit agrave preacutesentde reacutealiser les mesures de deacutetection en voie liquide gracircce agrave lrsquoapport de la microfluidique sur lesNWFETs (cf Figure) Le stage portera sur lrsquoeacutetude du couplage entre la cellule microfluidique et lescaracteacuterisations eacutelectriques suite aux diffeacuterentes eacutetapes chimiques de fonctionnalisation jusqursquoagravelrsquoeacutetape finale drsquohybridation de lrsquoADN Cela permettra de mettre en avant les difficulteacutes rencontreacuteeset de les reacutesoudre en modifiant par exemple la geacuteomeacutetrie de certains eacuteleacutements de la cellulemicrofluidique Lrsquoobjectif sera ainsi de consolider lrsquoapport de la microfluidique sur les NWFETs etdrsquooptimiser les caracteacuteristiques puis les performances de ces dispositifs fonctionnant en voie liquideen termes de sensibiliteacute limite de deacutetection reacuteversibiliteacute seacutelectiviteacute stabiliteacute et temps drsquoacquisitionLe stage sera effectueacute sur deux laboratoires de Minatec et sera fortement axeacute sur la microfluidique

Les eacutetapes de fonctionnalisation chimiques seront reacutealiseacutees au LMGP La caracteacuterisation eacutelectriquedes biocapteurs sera meneacutee agrave lrsquoIMEP-LaHC sur les dispositifs et entre chaque eacutetape defonctionnalisation Des techniques comme la mesure du courant (statique et temporelle) ou delrsquoimpeacutedance seront utiliseacutees Poursuite en thegravese souhaiteacutee Contacts Edwige Bano (IMEPndashLaHCndash Grenoble) edwigebanophelmagrenoble-inpfr Valeacuterie Stambouli (LMGP ndash Grenoble) valeriestambouli-senegrenoble-inpfr Dureacutee du stage 5 ndash 6 mois (salaire drsquoenviron 550Eurosmois) Reacutefeacuterences [1] N Gao W Zhou X Jiang G Hong T-M Fu CM Lieber ldquoGeneralStrategy for Biodetection in High Ionic Strength Solutions Using Transistor-Based NanoelectronicSensorsrdquo Nano Letters 15 p2143minus2148 (2015) [2] SESaddow Silicon Carbide Biotechnology ABiocompatible Semiconductor for Advanced Biomedical Devices and Applications Elsevier Sciences(2011) [3] L Fradetal E Bano G Attolini F Rossi and V Stambouli ldquoA Silicon Carbide nanowirefield effect transistor for DNA detectionrdquo Nanotechnology 27 (23) p235501 (2016) [4] R Bange EBano L Rapenne V Stambouli Superior Long-Term Stability of SiC Nanowires over Si Nanowiresunder Physiological Conditions Material Research Express (2019) 6 015013 Deacutetail drsquoun NWFETsur les canaux microfluidiques avec nanofils coeur Si coquille SiC sur substrat SOI

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-18122018-CMNEContact edwigebanophelmagrenoble-inpfr

REacuteALISATION DE NANOFILS SI ET SIGE POUR LES DISPOSITIFS GATE ALLAROUND (STAGE)


Offre ndeg1

Les futures geacuteneacuterations de dispositifs CMOS preacutevoient lrsquointroduction drsquoarchitecturestridimensionnelles du type Gate all around (GAA) en remplacement du FiNFET Un exemple dedispositif consiste agrave utiliser des nanofils parallegraveles au substrat et empileacutes verticalement comme canalde conduction les mateacuteriaux de grille (le dieacutelectrique et le meacutetal) venant enrober ces nanofils (cf

figure 1) Une eacutetape cleacute du proceacutedeacute de fabrication est la reacutealisation deces nanofils (cf Figure 2) Ces nanofils sont reacutealiseacutes agrave partir drsquoheacuteteacuterostructure SiSiGeSiSiGeeacutepitaxieacutee (cf Fig 2a) Cet empilement sera graveacute de maniegravere anisotrope dans des reacuteacteurs degravure plasma conventionnels de type ICP (inductively coupled plasma) (cf Fig 2b) Pour obtenirdes nanofils agrave partir de ces empilements il faut ensuite ecirctre capable de deacutevelopper un proceacutedeacute degravure isotrope et seacutelectif permettant le retrait de la couche sacrificielle de SiGe par rapport auSi si lrsquoon souhaite reacutealiser un canal en silicium de type n et vice et versa pour conserver un canal enSiGe de type p (cf Fig 2c) Cette eacutetape est aujourdrsquohui le point bloquant de lrsquointeacutegration

Lrsquoobjectif de ceprojet de fin deacutetudes de 6 mois est de deacutevelopper des proceacutedeacutes plasma deacutelocaliseacutespermettant une gravure isotrope et seacutelective de la couche de SiGe par rapport agrave la couchede Si Cette eacutetude sera reacutealiseacutee dans un reacuteacteur industriel de gravure et le deacuteveloppementdu proceacutedeacute srsquoappuiera sur des techniques de caracteacuterisation telles que lrsquoellipsomeacutetrie et laspectromeacutetrie de photoeacutelectrons X (XPS) Ce travail sera effectueacute au Laboratoire desTechnologies de la Microeacutelectronique (LTM) laboratoire de recherche affilieacute au CNRS etlrsquoUniversiteacute Grenoble Alpes (UGA) situeacute sur le site du CEA-LETI-MINATEC agrave Grenoble


CELLULES PHOTOVOLTAIumlQUES Agrave BASE DE SILICIUM AVEC PASSIVATIONSINNOVANTES (STAGE)



CELLULES PHOTOVOLTAIumlQUES agrave base de silicium avec passivations innovantes

Contexte Dans le cadre drsquoun projet de recherche financeacute par lrsquoANR le groupe CMNE du laboratoireIMEP-LAHC va entreprendre une eacutetude approfondie de nouveaux types de structures passivantespour les cellules solaires agrave base de silicium cristallin (c-Si) Ces nouvelles technologies depassivation couplent les proprieacuteteacutes de passivation des couches drsquooxyde de silicium SiOx (reacuteductiondes recombinaisons et donc ameacutelioration des rendements) en exploitant la possibiliteacute de transporterles courants geacuteneacutereacutes agrave travers ces oxydes par effet tunnel (Figure 1) avec des profils de jonctionultra-minces reacutealiseacutees par implantation par immersion plasma (PIII)

Les implications de cette technologieinnovante actuellement deacuteveloppeacutee au CEA-INES sont cependant mal comprises En particulier lesquestions suivantes sont encore ouvertes Quelle est lrsquoeacutepaisseur drsquooxyde permettant agrave la foisune bonne passivation et un transport tunnel adeacutequate Quelle influence a le profil de dopage surles recombinaisons Travail demandeacute Cette eacutetude sera meneacutee gracircce agrave une approcheessentiellement theacuteorique en lien eacutetroit avec les reacutealisations expeacuterimentales et caracteacuterisationseffectueacutees au CEA-INES Des simulations deacuterive-diffusion 1D et 2D incluant des modegraveles decourants tunnels permettront drsquoeacutetudier en deacutetail le rocircle de lrsquooxyde tunnel SiOx du profil de dopageet des recombinaisons sur la caracteacuteristique complegravete de la cellule Ces simulations seronteffectueacutees agrave lrsquoaide du logiciel commercial Sentaurus Si neacutecessaire des eacutetudes expeacuterimentales par

caracteacuterisation eacutelectrique (mesure I-V-T) permettront de conforter ou au contraire de contredire lessimulations reacutealiseacutees Lrsquoobjectif final sera drsquoimpleacutementer les caracteacuteristiques simuleacutees etoumesureacutees dans le logiciel Griddler qui permet drsquoestimer les performances drsquoune cellule complegravete etdonc drsquoeacutevaluer lrsquointeacuterecirct des diffeacuterentes technologies de passivation pour le photovoltaiumlqueCompeacutetencesformation - Niveau M1 ou M2 - Formation en physique du semi-conducteurphysique du composant photovoltaiumlque - Solide base dans lrsquoutilisation des outils informatiques -Bonne connaissance en meacutethode numeacuterique - Expeacuterience en caracteacuterisation eacutelectriqueEncadrement - Anne Kaminski (PR PhelmaGrenoble-INP amp IMEP-LAHC) - Quentin Rafhay (MCFPhelmaGrenoble-INP amp IMEP-LAHC) - Antoine Veau (Doctorant CEA-INES) - Thibault Desrues(Ingeacutenieur-Chercheur CEA-INES)

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-23112018-CMNEContact AnneKaminskiminatecgrenoble-inpfr

DEacuteVELOPPEMENT ET OPTIMISATION DrsquoUN PROCEacuteDEacute DE REacuteALISATION DESTRUCTURES PHOTONIQUES PAR SCIAGE DE GUIDES PLANAIRES (STAGE)



Sujet de stage de Master II Deacuteveloppement et optimisation drsquoun proceacutedeacute de reacutealisation destructures photoniques par sciage de guides planaires

Lrsquooptique inteacutegreacutee sur verre a montreacute ses fortes potentialiteacutes au cours des deux derniegraveres1deacutecennies pour permettre la reacutealisation de nombreux types de capteurs ou de microsystegravemesdans le domaine de la photonique Un certain nombre de ces dispositifs est encore au stade dela recherche dans les laboratoires mais drsquoautres ont eacuteteacute optimiseacutes pour reacutealiser des produitsindustriels au sein de lrsquoeacutecosystegraveme grenoblois (spectromegravetres par la socieacuteteacute ResolutionSpectra Systems et par la socieacuteteacute TeemPhotonics par exemple) Pour lrsquoinstant ces systegravemessont baseacutes sur une technologie drsquoeacutechange drsquoions permettant lrsquoaccroissement local de lrsquoindicede reacutefraction du verre avec une variation maximum drsquoindice de reacutefraction autour de Leprojet proposeacute vise agrave deacutevelopper et optimiser une nouvelle variante de guides optiques surverre dits laquo rubans raquo dont les performances en confinement lateacuteral de la lumiegravere sontconsideacuterablement ameacutelioreacutees laissant envisager la possibiliteacute de reacutealiser de nouvellesfonctionnaliteacutes optiques En effet lrsquoapproche consideacutereacutee consiste agrave reacutealiser des guidesdroits en forme de rubans dont la largeur est obtenue avec des traits de scie sur uneprofondeur de 10μm agrave 50μm alors que le confinement vertical est toujours assureacute par uneacutechange drsquoions classique De telles dimensions nrsquoeacutetaient pas disponibles avant Elles sontdoreacutenavant rendues possibles gracircce agrave la disponibiliteacute de scies avanceacutees avec des lamesspeacutecifiques et une preacutecision de positionnement et de rugositeacute apregraves sciage tout agrave faitacceptables induisant un faible coucirct de reacutealisation Des premiers tests concluants ont deacutejagrave eacuteteacuteeffectueacutes (confeacuterence internationale en janvier 2019) Le but du stage est de continuer cedeacuteveloppement en reacutealisant et en caracteacuterisant ces types de nouveaux guides afin drsquooptimiserle processus de fabrication On peut envisager des composants plus complexes comme desspectromegravetres inteacutegreacutes ou des rotateurs de polarisation par exemple Ce travail srsquoeffectueraentiegraverement dans notre laboratoire (Techniques drsquoeacutechange drsquoions deacutecoupe agrave la sciecaracteacuterisation optique des guides) De plus des outils de simulation deacuteveloppeacutes aulaboratoire pourront aussi ecirctre utiliseacutes pour comparer les reacutesultats expeacuterimentaux ettheacuteoriques

Contact Alain MORAND Email morandminatecinpgfr Tel 04 56 52 94 86 IMEP-LAHCMinatec 3 Parvis Louis Neacuteel CS 50257 38016 Grenoble Cedex 1httpwwwimep-lahcgrenoble-inpfr

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-13102018-PHOTOContact morandminatecgrenoble-inpfr

FABRICATION ET CARACTEacuteRISATION DE TRANSDUCTEURS FLEXIBLES AgraveBASE DE NANOFILS PIEacuteZOEacuteLECTRIQUES (STAGE)



Sujet de Stage Premier semestre 2019 Fabrication et caracteacuterisation de transducteursflexibles agrave base de nanofils pieacutezoeacutelectriques IMEP-LaHC MINATEC Grenoble - France

Mots clefs Nanotechnologies Nano fils Pieacutezoeacutelectriciteacute Technologie SALD

Description du projet Ces derniegraveres anneacutees un inteacuterecirct croissant srsquoest manifesteacute au sein de lacommunauteacute scientifique internationale pour lrsquoeacutetude de nanofils dont le caractegravere unidimensionnel(1D) leur confegravere des proprieacuteteacutes (eacutelectriques meacutecaniques) uniques Ces proprieacuteteacutes peuvent ecirctreexploiteacutees avantageusement pour diffeacuterentes applications de type capteurs actionneurs ou systegravemede reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie (Fig 1) [1]

Le sujet de stage se focalisesur la transduction meacutecanique agrave eacutelectrique utilisant un mateacuteriau composite agrave base denanofils (NFs) de ZnO Ces nanocomposites pourront avoir des proprieacuteteacutes ameacutelioreacutes par rapportaux couches minces pieacutezoeacutelectriques [2][3] Un de deacutefis technologiques drsquointeacutegrer ces compositessur des substrats flexibles concerne la tempeacuterature de fabrication Lrsquoobjectif du stage est drsquoutiliser lanouvelle technique de deacutepocirct de couches minces SALD (Spatial Atomic Layer Deposition) [4] pourdeacuteposer la couche de germination de ZnO sur plusieurs substrats flexibles (tache faite au sein duLMGP) Cette technique permet de faire des deacutepocircts agrave tregraves basse tempeacuterature dans un temps tregravescourt (jusqursquoagrave 100 fois plus rapide que lrsquoALD conventionel) et permet mecircme de travailler a lrsquoair(sans besoin drsquoune chambre de deacutepocirct) Les couches seront caracteriseacutees par MEB XRD et drsquoautrestechniques conventionnelles Par la suite les NFs de ZnO seront fabriqueacutes par voie hydrothermaleet inteacutegreacutes pour la reacutealisation de dispositifs (tache faite au sein de lrsquoIMEP-LaHC) Lrsquoeacutevaluation deleur performance sera reacutealiseacutee agrave lrsquoIMEP-LaHC ou dans les plateformes de caracteacuterisation de laFMNT (OPE)N(RA -) Le candidat travaillera sur 3 objectifs diffeacuterents mais correacuteleacutes

Participer agrave la fabrication de nano composites inteacutegreacutes sur diffeacuterents substrats flexibles1Caracteacuterisation eacutelectromeacutecanique des dispositifs fabriqueacutes gracircce agrave un banc de test speacutecifique2Participer agrave la modeacutelisation des composites pieacutezoeacutelectriques utilisant un logiciel commercial3de calcul drsquoeacuteleacutements finis (FEM)

La reacutealisation de ces objectifs nous permettra une meilleure compreacutehension des pheacutenomegravenes mis enjeu et permettra de deacutegager des pistes doptimisation pour des applications de reacutecupeacuterationdrsquoeacutenergie ou capteur LeLa stagiaire beacuteneacuteficiera drsquoun cadre de collaboration deacutejagrave eacutetabli et auralrsquoopportuniteacute de contribuer agrave des projets nationaux et Europeacuteen lieacutes agrave la reacutecupeacuteration drsquoeacutenergieRefeacuterences [1] S Lee R Hinchet Y Lee Y Yang Z-H Lin G Ardila L Montes M Mouis Z LWang Ultrathin Nanogenerators as Self-poweredActive Skin Sensors for Tracking Eye Ball

Motion Adv Funct Mater 24 (2014) p 1163-1168 [2] R Tao G Ardila L Montes and M MouisldquoModeling of semiconducting piezoelectric nanowires for energy harvesting and sensingrdquo Nanoenergy 14 (2015) p62-76 [3] R Tao M Parmar G Ardila P Oliveira D Marques L Montegraves MMouis ldquoPerformance of ZnO based piezo-generators under controlled compressionrdquo SemiconductorScience and Technology 32(6) (2017) p 064003 [4] D Munoz-Rojas amp J MacManus-DriscollldquoSpatial atmospheric atomic layer deposition a new laboratory and industrial tool for low-costphotovoltaicsrdquo Materials Horizons 1(3) (2014) 314-320 Deacutetails Dureacutee de 4 agrave 6 mois ( premiersemestre 2019) Niveau PFE Ecole dingeacutenieur Master 2 Lieu IMEP-LAHC Minatec GrenobleEncadrants Gustavo ARDILA (ardilargminatecgrenoble-inpfr) David MUNOZ-ROJAS(davidmunoz-rojasgrenoble-inpfr) Laboratoire de recherche LrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dans lecentre drsquoinnovation de Minatec Il collabore avec plusieurs grands industriels (ST-MicroelectronicsSOITEC etc) et centres microeacutelectroniques preacuteindustriels (LETI LITEN IMEC Tyndall) LeLastagiaire travaillera au sein du groupe Composant MicroNanoElectronique Nanostructures ampNanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves aux plateformes technologiques (salle blanche) et decaracteacuterisation du laboratoire LMGP MINATEC Grenoble httpssitesgooglecomsiteworkdmr Contacts Gustavo ARDILA (ardilargminatecgrenoble-inpfr) 0456529532 David MUNOZ-ROJAS davidmunoz-rojasgrenoble-inpfr 0456529336

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-06112018-CMNEContact ardilargminatecgrenoble-inpfr

ETUDE DE LrsquoATTEacuteNUATION DE CHAMPS ELECTROMAGNEacuteTIQUES INDUITEPAR LES EacuteCO-MATEacuteRIAUX DU BATIMENT (PROJET MAGBAT) (STAGE)



Stage de PFE ou de Master - 2019 Etude de lrsquoatteacutenuation de champs electroMAGneacutetiquesinduite par les eacuteco-mateacuteriaux du BATiment (Projet MAGBAT)

Mots-cleacutes Electromagneacutetisme caracteacuterisation mateacuteriaux radiofreacutequences eacuteco-constructionmodegraveles physiques Lieu Institut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique (IMEP-LAHC) Minatec - 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLE Cedex 1 LrsquoInstitut deMicroeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique - Laboratoire dHyperfreacutequences et deCaracteacuterisation (IMEP-LAHC httpimeplahc grenoble-inpfr) uniteacute mixte de recherche(CNRSGrenoble INPUJFUniversiteacute de Savoie) de 180 personnes dont les sujets de rechercheconcernent la micro et la nanoeacutelectronique la photonique les microondes Lrsquoeacutequipe sera composeacuteede P Xavier PR de lUGA et de Ph Artillan MCF de lrsquoUSMB

Partenaire SCIC Eco-Pertica ndash LrsquoHocirctel Buissonnet 61340 Noceacute Eco-Pertica est une CoopeacuterativedrsquoInteacuterecirct Collectif baseacutee dans le Perche qui propose une expertise accessible agrave chacun pour uneeacuteco-construction exigeante et reacutealiste Elle est composeacutee de 6 salarieacutes et de 82 socieacutetaires Lecontact sera M Arthur Hellouin de Meacutenibus chargeacute de recherche et deacuteveloppement dans la filiegravereterre crue

Encadrants XAVIER Pascal pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569 ou0476825366 ARTILLAN Philippe philippeartillanuniv-savoiefr 0479758818 Profil ducandidat Bac+5 en eacutelectronique ou physique appliqueacutee 1 Contexte scientifique et objectifs Detregraves nombreuses personnes se posent des questions sur la nociviteacute des rayonnementseacutelectromagneacutetiques sur la santeacute humaine rayonnements auxquels nous sommes de plus en plussoumis au quotidien (wifi systegravemes sans fil) Lrsquoabsence de consensus scientifique et le manque deretours drsquoexpeacuteriences ne permettent pas aux citoyens de se faire un avis tregraves eacuteclaireacute sur cettequestion Dans lrsquoattente drsquoeacutetudes compleacutementaires lrsquoapplication du principe de preacutecaution impliquede reacuteduire autant que faire se peut les rayonnements reccedilus en particulier dans lrsquohabitat Dans lesecteur de lrsquoeacuteco-construction outre le fait que les eacuteco-mateacuteriaux preacutesentent un inteacuterecirct pour reacuteduirela pollution de lrsquoair inteacuterieur et les composeacutes chimiques volatils preacutesents dans lrsquohabitat on voitapparaicirctre des pratiques de blindage des reacuteseaux eacutelectriques et de geacuteobiologie pour reacutepondre auxquestionnements des habitants concernant les champs eacutelectromagneacutetiques Il est difficile de se faireun avis sur lrsquointeacuterecirct de ces solutions et des surcoucircts geacuteneacutereacutes au regard du risque sanitaire reacuteel Parailleurs des vendeurs drsquoeacuteco-mateacuteriaux chaux-chanvre pratiquants connus de techniques demarketing agressives revendiquent que leur mateacuteriau est ldquoun bouclier eacuteleacutectromagneacutetiquerdquo sansqursquoaucune deacutemonstration scientifique nrsquoait pu ecirctre trouveacutee agrave ce sujet De nombreux travauxscientifiques existent sur des solutions de blindage eacuteleacutectromagneacutetique avec des mateacuteriaux

meacutetalliques dans un contexte militaire Mais dans le secteur de lrsquohabitat la seule eacutetude identifieacutee agravece jour sur les eacutecomateacuteriaux est celle de notre eacutequipe [Xavier 2010] qui srsquoest concentreacutee sur lesbandes de freacutequences utiliseacutees par les systegravemes de teacuteleacutecommunications (proche du GHz) Nostravaux reacutecents sur des mateacuteriaux agrave bases de cellulose pour des applications eacutelectroniquesmontrent que la preacutesence drsquoeau dans le mateacuteriau augmente lrsquoatteacutenuation radiofreacutequence [Guers2018] Les eacutecomateacuteriaux ont notamment pour speacutecificiteacute par rapport aux mateacuteriaux conventionnelsdu bacirctiments (polystyregravene laine de verre) de pouvoir stocker une certaine quantiteacute drsquoeau en leursein Les eacutecomateacuteriaux pourraient alors preacutesenter un inteacuterecirct pour reacuteduire lrsquoexposition des habitantsaux champs eacuteleacutectromagneacutetiques Mais drsquoautres paramegravetres pourraient ecirctre influents tels que latempeacuterature la masse volumique du mateacuteriau son reacuteseau de porositeacute la nature de ses constituantsou encore son eacutepaisseur Un eacuteclairage scientifique est neacutecessaire pour comprendre et quantifierlrsquoatteacutenuation radiofreacutequence induit par les mateacuteriaux de construction Cela permettrait drsquoidentifier siles eacutecomateacuteriaux sont utiles pour reacuteduire cette source de pollution 2 Objectif du stage etquestions de recherche traiteacutees Les objectifs de ce travail sont --gt de quantifier lrsquoatteacutenuationradiofreacutequence de diffeacuterents mateacuteriaux utiliseacutes dans le geacutenie civil mateacuteriaux conventionnels(polystyregravene laine de verre plaque de placirctre) eacutecomateacuteriaux industriels (laine de bois panneaux decontreventement bois type OSB lambris membranes type pare-pluie ou frein vapeur) eacutecomateacuteriauxlocaux (botte de paille laine de chanvre chegravenevotte bois leacuteger bois dense) beacuteton biosourceacute (terre-chanvre chaux-chanvre) mateacuteriau traditionnel lourd (torchis bauge pierre) et enduits (enduitschaux-sable enduit terre) --gt drsquoidentifier les meacutecanismes physiques responsables de lrsquoatteacutenuationradiofreacutequence pour obtenir des abaques de performances par mateacuteriau Ce projet est construitdans une processus de recherche participative associant une association drsquoeacuteco-construction uneSCIC a gestion deacutesinteacuteresseacutee et un laboratoire universitaire Il sagit dune deacutemarche dinteacuterecirctgeacuteneacuteral associant des chercheurs acadeacutemiques et dautres citoyens concerneacutes par la rechercheviseacutee Ils collaborent aux diffeacuterents stades dprojet de la deacutefinition de la probleacutematique agrave la diffusiondes reacutesultats Cela permet la co-construction de nouveaux savoirs en associant des connaissancesempiriques de terrain et des expertises scientifiques pour produire des reacutesultats utiles et inteacutegranttoutes les facettes de la probleacutematique traiteacutee Lrsquoeacutetude se veut pragmatique lrsquoobjectif nrsquoest pas depromouvoir lrsquoeacuteco-construction mais drsquoeacutevaluer lrsquointeacuterecirct ou non des eacutecomateacuteriaux vis-agrave-vis delrsquoatteacutenuation des champs eacuteleacutectromagneacutetiques et de les positionner face aux mateacuteriauxconventionnels La deacutemarche scientifique associe des mesures expeacuterimentales et un travail demodeacutelisation pour srsquoassurer de la bonne compreacutehension physique des pheacutenomegravenes observeacutes Cestage peut deacuteboucher sur un travail de thegravese (demande de financement en cours) Moyenstechniques --gt Analyseur de reacuteseau vectoriel servant agrave la mesure drsquoatteacutenuation large bande (entre50MHz et 6 ou 20GHz) en propagation guideacutee (ligne de transmission) eacutepaisseur maxi deseacutechantillons de mateacuteriaux mis en forme de lrsquoordre du cm possibiliteacute de faire varier la tempeacuterature etlrsquohumiditeacute en propagation libre (antennes cornet dans une chambre aneacutechoiumlque) eacutepaisseurspouvant aller jusqursquoagrave 40cm dimensions lateacuterales typiques de 1 m par 1 m supports bois pour leseacutechantillons et les macircts des antennes --gtOutils de modeacutelisation deacutejagrave disponibles (ordinateur eacutequipeacutede CST Microwave studio et de scripts Matlab ou python pour lrsquoextraction des paramegravetres agrave partirdes mesures RF logiciel de pilotage des antennes dans la chambre aneacutechoiumlque) 3 Reacutefeacuterences[Xavier 2010] Caracteacuterisation de latteacutenuation radiofreacutequence de mateacuteriaux isolants naturels dubacirctiment P Xavier MA Belli-Riz JY Frau 11egravemes Journeacutees de Caracteacuterisation Microondes etMateacuteriaux Brest 31 mars au 2 avril 2010 [Guers 2018] Impact de lhumiditeacute sur les pertes desmateacuteriaux cellulosiques en RF C Guers P Xavier F Garet P Martinez TP Vuong 15egravemesJourneacutees de Caracteacuterisation Microondes et Mateacuteriaux Paris 19-21 Mars 2018


REacuteALISATION ET OPTIMISATION DE BIOCAPTEURS Agrave BASE DE NANOLIGNESSIC POUR LA DEacuteTECTION EacuteLECTRIQUE DrsquoADN (THEgraveSE)



Sujet de Thegravese 2018 Reacutealisation et optimisation de biocapteurs agrave base de nanolignes SiCpour la deacutetection eacutelectrique drsquoADN

Contexte scientifique La deacutetection rapide et directe de faible quantiteacute de biomoleacutecules permetdameacuteliorer la preacutecociteacute des diagnostics meacutedicaux de certaines maladies graves comme les cancerset peut ecirctre utiliseacutee pour deacutetecter in situ la preacutesence de virus pathogegravenes ou dOGM pour lrsquoindustrieagroalimentaire la protection de lrsquoenvironnement et la biodeacutefense Actuellement de nombreusesrecherches sont meneacutees sur des dispositifs nanoeacutelectroniques agrave base de nanofils de silicium [1]pouvant reacutealiser de telles deacutetections avec une tregraves grande sensibiliteacute Pour ces applications lecarbure de silicium (SiC) peut remplacer avantageusement le silicium En effet le SiC est deacutejagrave utiliseacutepour de nombreuses applications biomeacutedicales recouvrement de prothegraveses et de stents structuresbiomimeacutetiques et reconstruction cellulaire Tregraves reacutecemment il est apparu comme le meilleurcandidat semiconducteur biocompatible [2] ce qui offre de nouvelles perspectives drsquointeacutegration decapteurs in-vivo Objectif du projet Notre projet de recherche vise agrave deacutevelopper des transistorsde type NWFET (NanoWire Field Effect Transistors) agrave base de nanostructures de SiC pourdiffeacuterentes applications nanoeacutelectronique dans des environnements critiques (tempeacuterature gazrayonnement) ou nanocapteur de tempeacuterature de gaz ou de moleacutecules biologiques Ce projetsrsquointegravegre pleinement dans les axes du pocircle laquo Physique Ingeacutenierie et Mateacuteriau raquo de lrsquoUniversiteacuteGrenoble Alpes ainsi que dans les theacutematiques drsquoimportants programmes en cours au niveau localnational et international comme le Labex MINOS (Laboratoire de Minatec sur la Miniaturisation desDispositifs Innovants de la Nanoeacutelectronique) lrsquoIRT Nanoeacutelectronique et lrsquoInstitut Sinano Nousavons valideacute le concept de transistors agrave nanofil de SiC lors de thegraveses preacuteceacutedentes en aboutissant agraveun premier deacutemonstrateur agrave lrsquoeacutechelle internationale [3 4 5] Le greffage et la deacutetection eacutelectriquedrsquoADN gracircce aux NWFET reacutealiseacutes agrave base de 2 types de nanostructures innovantes de SiC ont eacuteteacutedeacutemontreacutes [6 7 8 9 10] Dans la continuiteacute de ces travaux cette nouvelle thegravese a pour objectif dedeacutevelopper des biocapteurs agrave base de nanolignes graveacutees et drsquooptimiser les caracteacuteristiques et lesperformances de ce dispositif en termes de sensibiliteacute limite de deacutetection reacuteversibiliteacute seacutelectiviteacutestabiliteacute et temps drsquoacquisition Programme de la thegravese Lors de la thegravese le doctorant prendra encharge lrsquoeacutelaboration des nanolignes agrave base de SiC la reacutealisation des transistors de type NWFET leurfonctionnalisation en allant jusqursquoagrave la deacutetection eacutelectrique de lrsquoADN Les travaux seront meneacutes ausein de 2 laboratoires grenoblois partenaires dans ce projet IMEP (site grenoblois du laboratoireIMEP-LAHC) et LMGP Les 4 grandes eacutetapes du programme sont

Elaboration des nanolignes SiC par 2 meacutethodes - Par gravure ICP (Inductively Coupled1Plasma) de nanolignes dans une couche eacutepitaxieacutee SiC de qualiteacute et dopage controcircleacutes (IMEP)[4] - Par gravure ICP de nanolignes dans un film Si sur SOI (Silicon On Insulator) puiscarburation de ces nanolignes Si dans un reacuteacteur deacutedieacute agrave la croissance eacutepitaxiale de type CVD

(Chemical Vapor Deposition) afin drsquoobtenir des nanolignes coeur Si coquille SiC (collaborationavec Univ Parme et Univ South Florida) Des techniques comme la microscopie agrave forceatomique AFM la microscopie agrave transmission TEM la spectroscopie Raman ainsi que laspectroscopie de photoeacutelectrons XPS seront utiliseacutees pour les caracteacuterisations physiques etlrsquooptimisation des nanolignes obtenues (LMGP) Reacutealisation technologique des NWFETs Des nanodispositifs agrave grille arriegravere agrave base de ces2nanostructures SiC seront eacutelaboreacutes gracircce aux moyens technologiques de la PlateformeTechnologique Amont (PTA) situeacute agrave Minatec en utilisant des techniques de deacutepocirct et gravureainsi que les techniques avanceacutees de lithographie ebeam et lift off pour la reacutealisation demicrocontacts optimiseacutes (IMEP) Fonctionnalisation et hybridation Le greffage covalent des sondes drsquoADN sur les deux3types de nanostructures sera reacutealiseacute de faccedilon localiseacutee en combinant drsquoune part un processusde fonctionnalisation chimique approprieacute [7] et drsquoautre part la lithographie eacutelectronique(LMGP) [8] La caracteacuterisation eacutelectrique des biocapteurs sera meneacutee sur les deux variantestechnologiques et entre chaque eacutetape de fonctionnalisation (IMEP) Deacutetection eacutelectrique de lrsquoADN eacutevaluation et optimisation des performances A lrsquoissue4de la deacutetection eacutelectrique de lrsquohybridation des moleacutecules les expeacuterimentations porteront surlrsquoeacutevaluation et lrsquooptimisation des performances eacutetude de la sensibiliteacute limite de deacutetectionreacuteversibiliteacute stabiliteacute et seacutelectiviteacute Des techniques comme la mesure du courant (statique ettemporelle) de lrsquoimpeacutedance du bruit eacutelectrique seront utiliseacutees sur les deux variantes deNWFETs (IMEP) Par ailleurs lrsquoacquisition en temps reacuteel sera eacutetudieacutee et deacuteveloppeacutee par lamise en place de systegravemes microfluidiques (LMGP)

Reacutefeacuterences [1] N Gao W Zhou X Jiang G Hong T-M Fu CM Lieber ldquoGeneral Strategy forBiodetection in High Ionic Strength Solutions Using Transistor-Based Nanoelectronic SensorsrdquoNano Letters 15 p2143minus2148 (2015) [2] SESaddow Silicon Carbide Biotechnology ABiocompatible Semiconductor for Advanced Biomedical Devices and Applications Elsevier Sciences(2011) [3] K Rogdakis thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble (2010) [4] JH Choi thegravese de lrsquoUniversiteacutede Grenoble (2013) [5] M Ollivier thegravese de lrsquoUniversiteacute de Grenoble (2013) [6] L Fradetal thegravese delrsquoUniversiteacute de Grenoble (2014) [7] L Fradetal V Stambouli E Bano B Pelissier JH Choi MOllivier L Latu-Romain T Boudou I Pignot-Paintrand ldquoBio-Functionalization of Silicon CarbideNanostructures for SiC Nanowire-Based Sensors Realizationrdquo Journal of Nanoscience andNanotechnology 14 5 p3391ndash3397 (2014) [8] JHChoi LLatu-Romain EBano FDhalluinTChevolleau TBaron rdquoFabrication of SiC nanopillars by inductively coupled SF6O2 plasmaetchingrdquo Journal of Physics D Appl Phys 45 p235204 (2012) [9] M Ollivier L Latu-Romain MMartin S David A Mantoux E Bano V Souliegravere G Ferro T Baron SindashSiC corendashshellnanowires J Crystal Growth 363 p158-163 (2013) [10] L Fradetal E Bano G Attolini F Rossiand V Stambouli ldquoA Silicon Carbide nanowire field effect transistor for DNA detectionrdquoNanotechnology 27 (23) p235501 (2016) Financement Le contrat doctoral sera financeacute parlrsquoUniversiteacute Grenoble Alpes dans le cadre de lrsquoEcole Doctorale EEATS Candidatures Le candidatrechercheacute est diplocircmeacute drsquoun Master Recherche dans le domaine des Micro-Nanotechnologies outitulaire drsquoun diplocircme drsquoingeacutenieur du mecircme domaine (et avoir deacutemontreacute des aptitudes agrave larecherche) Une expeacuterience dans les proceacutedeacutes salle blanche et en caracteacuterisation de dispositifsseraient un plus CV notes de Master (M1 et M2) et lettre de motivation sont agrave adresser audirecteur de thegravese et co-encadrant avant le 10 juin 2018 pour un deacutepocirct de dossier le 12juin 2018 Edwige BANO IMEP- LAHC edwigebanogrenoble-inpfr Valeacuterie STAMBOULI LMGP valeriestambouli-senegrenoble-inpfr Si sa candidature est retenue le candidat devra ensuitesrsquoinscrire agrave lrsquoEcole Doctorale EEATS httpswwwadumfrasedpageplsite=edeeats

Laboratoire FMNT IMEP-LaHc LMGPCode CEA IMEPLaHC-11062018-CMNEContact edwigebanogrenoble-inpfr

SYSTEgraveME PASSIFS RADIO-FREacuteQUENCES INNOVANTS TRANSPARENTSHYBRIDES DE NANOCELLULOSES ET NANOFIL DrsquoARGENTS (THEgraveSE)



Project E-Transparent

Systegraveme Passifs Radio-freacutequences Innovants Transparents Hybrides de nanocelluloses etnanofil drsquoargents _____________________________________________________

PhD Start 01102018Univ Grenoble Alpes ndash IDEX Allocation Application deadline 30062018 Project Description Electromagnetic waves arepresent everywhere and are used in many devices for industrial as well as in everyday lifeapplications Defense and Security Building and Smart environments HealthTelecommunications packaging amp logistic constitute huge markets Applications concerninghealth monitoring mobile phone Wi-Fi RFID IdentificationAuthentication NFC contactlesspayment show continuing technological and economical growths Nevertheless several newand large markets cannot be addressed due to the drawbacks of the key component theantenna which is usually fabricated by printing (or etching) metal patterns on rigid orconformable substrates The standard material used as metallic electrode is non transparentsilver spherical particles Thus cost and low optical transparency are clearly the limitingfactors to integrate antennas or RF patterns onto transparent surfaces such aswindows touchscreens or windscreens transparent packaging etc Flexible transparent andlow cost antennal devices will create these new fields of applications The main goal of thisPhD thesis is to produce innovative transparent RF patterns with scalable techniques in astandard environment to address electromagnetic (EM) applications such as RF antennasshielding filters with a focus in smart packaging and building field Based on thecomplementary expertise of participants (nanocellulose ink formulation radio-frequence) theobjective of E-Transparent project will focus on the development of transparent andconductive hybrid system based on nanocelluloses (NFCNCC) combined with aconductive material (silver nanowires carbon nanotubes conductive polymer) toaddress RF applicationsLeaving aside the initial bibliographic study the following surveyand the final redaction of the thesis manuscript PhD Student will work into 3 tasks asdetailed belowTask 1 Conductive and transparent nanocellulose suspension designTarget Reach the performances specified by the targeted RF application (antenna shieldingetc) Subtask 11 Identification of the most suitable raw materials (NanocellulosesConductive materials additives) and nanocellulose functionalization 12 Formulation andoptimization towards RF application requirements 13 Hybrid system characterization andcolloidal stability parametersTask 2 Processability and patterning of nanocellulosesuspensions Target Production of thin patterning layers Subtask 21 Patterning layerobtained by an additive deposition processes (spray printing ect) 22 Patterning layerobtained by a substractive process 23 Patterns characterization (thickness patternresolution printing default electronic performances etc)Task 3 RF system productionand demonstrator development Target Characterize the transparent RF system producedSubtask 31 RF pattern design and Characterization of RF properties ndash Identification ofachievable specifications 32 Understanding of the output

propertiesformulationprocessingpattern cross correlation 33 Demonstrator preparationDueto the multidisciplinary domains of the skills involved the PhD thesis will be performedbetween two laboratories located in Grenoble LGP2 and IMEP-LAHC LGP2httppagoragrenoble-inpfrrechercherecherche-laboratoire-genie-des-procedes-papetiers-lgp2--349729kjsp IMEP-LAHC httpimep-lahcgrenoble-inpfr Candidate profileHolding a Master or Engineer degree in material science Given the multidisciplinary nature of the project different skills can be promoted - Expertise in Cellulose-based materials - Expertise in process engineering (printing processescoating etchellip) - Expertise in complex fluid formulation and characterization (Rheology) - Expertise in Radiofrequency Good english level Autonomy professionalism capacity to analyze and synthesize motivation ability to work ina teamTo apply for this PhD offer please send a detailed CV a letter stating thereasons of your application and the contact information of a referring person ifpossible Contact Information Dr Aurore DENNEULIN (LGP2)Tel +33 476 826 928auroredenneulinpagoragrenoble-inpfr Pr Tan Phu Vuong (IMEP-LaHC)tan-phuvuongminatecgrenoble-inpfr Dr Julien BRAS (LGP2) Tel +33 476 826 915

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-07062018-RFMContact tan-phuvuongminatecgrenoble-inpfr

SYSTEgraveME DE MESURE INTEacuteGREacute SUB-MILLIMEacuteTRIQUE 4 PORTS (THEgraveSE)



Candidature agrave une bourse ministeacuterielle Candidature agrave une bourse ministeacuterielle RFIC -LabIEMN IEMN Laboratoire de Radio-Freacutequences et d Inteacutegration de Circuits (en creacuteation) InstitutdElectronique de Microeacutelectronique et de Nanotechnologie Sujet de Thegravese Systegraveme de mesureinteacutegreacute sub Systegraveme de mesure inteacutegreacute sub-millimeacutetrique millimeacutetrique 4port Mots cleacutes

Mesure millimeacutetrique in-situ caracteacuterisation petit signal inteacutegreacute

1 Contexte probleacutematique des mesures dans le domaine sub-millimeacutetrique Depuis 2003les applications de type radar (imagerie et seacutecuriteacute dans les aeacuteroports (imagerie et seacutecuriteacute dansles aeacuteroports imagerie meacutedicale deacutetection de tumeur deacutepistage geacuteneacutetique) et communicationsans fil (inter-satellite et spatiale) ont connu une eacutevolution croissante au fil des anneacutees Que ce soiten termes de reacutesolution pour les radars ou en termes de deacutebit pour les communications sans filqui sont de plus en plus eacuteleveacutes la bande passante des circuits mise en jeu doit obligatoirementaugmenter (theacuteoregraveme de Shannon) Aujourdrsquohui avec lrsquoapparition de technologies photoniqShannon) Aujourdrsquohui avec lrsquoapparition de technologies photoniq Shannon) Aujourdrsquohui aveclrsquoapparition de technologies photoniq Shannon) Aujourdrsquohui avec lrsquoapparition de technologiesphotoniq Shannon) Aujourdrsquohui avec lrsquoapparition de technologies photoniq Shannon) Aujourdrsquohuiavec lrsquoapparition de technologies photoniq Shannon) Aujourdrsquohui avec lrsquoapparition de technologiesphotoniq Shannon) Aujourdrsquohui avec lrsquoapparition de technologies photoniques sur silicium laneacutecessiteacute drsquoavoir des circuits eacutelectroniques fonctionnant au -delagrave de 110 GHz apparaitcomme neacutecessaire Aux freacutequences millimeacutetriques les meacutethodes classiques de caracteacuterisation dedispositifs microeacutelectroniques inteacutegreacutes sont reacutealiseacutees agrave laide dun analyseur vectoriel dereacuteseaux (AVR) et de pointes de mesure Au -delagrave de 110 GHz les mesures petits signaux(paramegravetres S) posent de reacuteelles difficulteacutes alors quelles donnent bons reacutesultats jusqursquoagrave 110 GHz[1] Pour acceacuteder aux paramegravetres S du Dispositif Sous Test (DST) ces techniques consistent agravecalibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVRconsistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agravecalibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVRconsistent agrave calibrer lrsquoAVR consistent agrave calibrer lrsquoAVR au niveau des pointes de mesures puis uneeacutetape deacutepluchage (de une eacutetape deacutepluchage (deune eacutetape deacutepluchage (deune eacutetape deacutepluchage(de une eacutetape deacutepluchage (deune eacutetape deacutepluchage (deune eacutetape deacutepluchage (de -embedding)permet de saffranchir des effets parasites des plots de mesure et des lignes drsquoaccegraves Ces meacutethodesdrsquo eacutepluchage sont limiteacutees en freacutequence En effet elles prennent difficilementen compte les encompte les effets de couplage (entre les pointes de mesure et le substrat) ainsi les discontinuiteacutes

engendreacutees par les accegraves [2] De plus il nrsquoexiste aucun appareil commercial decaracteacuterisation qui soit capable de mesurer les paramegravetres S directement avec 4 ports au -delagrave delagrave delagrave de 140 GHz 2 Solution investigueacutee conception drsquoun systegraveme de mesureinteacutegreacute La solution que nous proposons consiste agrave inteacutegrer une partie du systegraveme de mesuredirectement dans le wafer au plus pregraves du DUT Cette solution est similaire agrave un AVR dont unepartie serait inteacutegreacutee sur silicium Lrsquoavantage de cette solution est qursquoelle permet dinjecter dans lewafer un signal agrave des freacutequences raisonnables entre 35 et 55 GHz Ensuite ces freacutequences peuventecirctre quadrupleacutees dans le wafer en inteacutegrant un multiplieur de freacutequence agrave lentreacutee du DUT Afindrsquoatteindre les speacutecifications requises pour ce systegraveme au-delagrave de 110 GHz il sera neacutecessaire detravailler avec une technologie avanceacutee qui donne de bonnes performances en terme de pertes(neacutecessiteacute drsquoavoir des conducteurs eacutepais dans les couches meacutetalliques supeacuterieures) et de bruit dansle domaine sub-millimeacutetrique Un certain nombre de blocs eacuteleacutementaires de ce systegraveme ont deacutejagrave eacuteteacutereacutealiseacutes par diffeacuterents doctorants (conception agrave lrsquoIMEP-LAHC et caracteacuterisation agrave lrsquoIEMN) Ces blocsont eacuteteacute conccedilus en technologie BiCMOS HBT SiGe 55nm de STMicroelectronics [3-7] dans lecadre du projet ANR 2014-2018 BISCIG soutenu par lrsquoAgence Nationale de la Recherche(httpbisciggrenoble-inpfr) Cette technologie est extrecircmement performante en bandemillimeacutetrique aussi bien au niveau du Back End pour les circuits passifs (meacutetaux eacutepais) qursquoau niveaudu Front End pour les circuits actifs (fTfmax=300400 GHz) Ces blocs doivent ecirctre maintenantcorrectement assembleacutes et optimiseacutes pour reacutealiser un veacuteritable systegraveme de mesure performant quinrsquoexiste pas encore sur le marcheacute 3 Sujet de thegravese objectifs et collaborations Le doctorantdevra concevoir ce systegraveme complet de mesure 4 ports petits signaux en full differential (Figure 1)en technologie BiCMOS 55nm pour des freacutequences comprises entre 140 et 220 GHz (Bande G) ensrsquoappuyant sur les travaux deacutejagrave reacutealiseacutes dans cette theacutematique Lrsquoobjectif agrave terme est drsquointeacutegrer toutle systegraveme de mesure dans la pointe de mesure RF Le doctorant travaillera au RFIC-Lab en eacutetroitecollaboration avec la socieacuteteacute STMicroelectronics qui fournit la technologie BiCMOS 55nm et aulaboratoire IEMN agrave Lille ougrave la caracteacuterisation des circuits srsquoeffectuera

Figure 1 Systegraveme de mesure millimeacutetrique inteacutegreacute quatre ports diffeacuterentiels[140-220] GHz ougrave les blocs eacuteleacutementaires deacutejagrave conccedilus sont en orange les blocs agrave concevoir en bleu4 Profil du candidat Des compeacutetences en conception eacutelectronique analogique sousCadence et ADS seront neacutecessaires pour mener agrave bien ce travail 5 Contacts Mercidrsquoenvoyer un CV et une lettre de motivation (avant le 5 juin 2018 ) agrave Jean-Daniel ARNOULD0456529559 jean-danielarnouldgrenoble -inpfr Estelle LAUGA-LARROZE 0456529480 estellelauga - larrozeuniv -grenoble-alpesfr Christophe GAQUIERE 0320197829christophegaquiereiemnuniv -lille1fr 6 Bibliographie [1] B Zhang et al et al laquo On the De -Embedding Issue of Millimeter-Wave and Sub-Millimeter -Wave Measurement and Circuit Design raquoIEEE Trans on Comp Pack and Manufact Tech vol 2 no 8 pp 1361-1369 2012 [2] N Derrieret al laquo State-of -the-art and future perspective and de-embedding techniques for characterization ofadvanced SiGe HBTs featuring sub-THz fTfMAX raquo in 2012 IEEE BipolarBiCMOS Circuits andTechnology Meeting (BCTM) 2012 pp 1-8 [3] X -L Tang et al laquo A Traveling-Wave CMOS SPDT Using Slow-Wave Transmission Lines for Millimeter-Wave Application raquo IEEE Electron DeviceLetters vol 34 no 9 pp 1094-1096 2013 [4 ] X -L Tanget al laquo Performance Improvement VersusCPW and Loss Distribution Analysis of Slow-Wave CPW in 65 nm HR-SOI CMOS Technology raquo IEEETransactions on Electron Devices vol 59 no 5 pp 1279 -1285 may 2012 [5] Lugo-Alvarez J ABautista F Podevin et P Ferrari laquoHigh-directivity compact Slow-wave CoPlanar Waveguidecouplers for millimeter-wave applicationsraquo In 44th European Microwave Conference EuMCrsquo14 1-4Roma Italy 2014 httpshalarchives-ouvertesfrhal-01021205 [6] W Aouimeur J Moron-GuerraA Serhan S Lepilliet T Quemerais D Gloria E Lauga-Larroze J-D Arnould C Gaquiegravere ldquoA GBand +2 dBm Balanced Frequency Doubler in 55 nm SiGe BiCMOSrdquo IEEE Silicon MonolithicIntegrated Circuits in RF Systems (SIRF) Phoenix jan 2017 [7] W Aouimeur J Moron-Guerra ASerhan S Lepilliet T QuemeraisD Gloria E Lauga-Larroze J-D Arnould C Gaquiegravere ldquoA G Band

Frequency Quadrupler in 55 nm BiCMOS for Bist Applicationsrdquo IEEE International Workshop onIntegrated Nonlinear Microwave and Millimetre-Wave Circuits INMmiIC2017 Autria April 2017

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-06042018-RFMContact jean-danielarnouldgrenoble-inpfr

DEacuteVELOPPEMENT DE COUCHES MINCES DE ZNO AVEC DOPAGE CONTROcircLEacutePOUR LEUR INTEacuteGRATION DANS DES DISPOSITIFS PIEacuteZOEacuteLECTRIQUES SURSILICIUM (THEgraveSE)



Bourse de Thegravese financeacutee sur projet CDP - 2018-2021 Deacuteveloppement de CouchesMinces de ZnO avec Dopage Controcircleacute pour leur Inteacutegration dans des Dispositifs

Pieacutezoeacutelectriques sur Silicium

Sujet deacutetailleacute Les dispositifs pieacutezoeacutelectriques (PZ) connaissent un inteacuterecirct croissant en tant quemicro-source drsquoeacutenergie par la reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie ambiante et que capteurs via lrsquoeffet PZ directEn tant que mateacuteriau composeacute drsquoeacuteleacutements abondants peu cher et biocompatible lrsquooxyde de zinc(ZnO) possegravede de nombreux atouts comme de forts coefficients PZ pour un semiconducteur et uneinteacutegration compatible sur silicium Lrsquoune des limites majeures du ZnO demeure toutefois son fortdopage reacutesiduel de type n qui megravene agrave une densiteacute importante de porteurs de charge eacutecrantant lepotentiel PZ geacuteneacutereacute sous sollicitations meacutecaniques Les valeurs typiques de potentiel PZ geacuteneacutereacute sontainsi de lrsquoordre de quelques dizaines de mV ce qui diminue drsquoautant lrsquoefficaciteacute des dispositifs demicro-source drsquoeacutenergie et la sensibiliteacute des capteurs Lrsquoun des enjeux majeurs vise donc agrave reacuteduiresignificativement le dopage reacutesiduel de type n dans le ZnO afin de limiter le plus possible la densiteacutede porteurs libres Le travail de cette thegravese consistera agrave deacutevelopper sur silicium la croissance decouches minces de ZnO par deacutepocirct chimique en phase vapeur et aux organo-meacutetalliques et agravemaicirctriser leurs proprieacuteteacutes structurales et eacutelectriques relieacutees au dopage Ces proprieacuteteacutes seronteacutetudieacutees par une grande varieacuteteacute de techniques de caracteacuterisation structurale (microscopieeacutelectronique agrave balayage et en transmission diffraction de rayons X hellip) et eacutelectrique (microscopie agraveforce atomique en modes sMIMSMM effet Hall en tempeacuterature hellip) Une inteacutegration de ces couchesminces dans des dispositifs PZ sera effectueacutee afin de deacuteterminer les performances obtenues entermes de potentiel de sortie et de coefficients PZ associeacutees Une correacutelation avec des simulationstheacuteoriques inteacutegrant les proprieacuteteacutes PZ et semiconductrices pourra ecirctre envisageacutee suivant unemeacutethode par eacuteleacutements finis Une extension possible de ce travail concernera la fabrication dereacuteseaux de nanofils de ZnO par deacutepocirct chimique en phase vapeur et aux organo-meacutetalliques afin depouvoir proceacuteder agrave une comparaison directe avec les couches minces fabriqueacutes suivant le mecircmeproceacutedeacute Lrsquoensemble des proceacutedeacutes employeacutes et deacuteveloppeacutes sera compatible avec une inteacutegration sursilicium et visera agrave limiter autant que possible le budget thermique ainsi qursquoagrave utiliser despreacutecurseurs chimiques et recettes durables Une des facettes du travail de thegravese sera de prendre encompte le risque mateacuteriaux dans une approche pluridisciplinaire et globale incluant les SciencesHumaines et Sociales Lieu et dureacutee Le candidat travaillera au sein du Laboratoire des Mateacuteriauxet du Geacutenie Physique (LMGP eacutequipe Nanomateacuteriaux et Heacuteteacuterostructures Avanceacutees (NanoMat)) de

lrsquoInstitut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique (IMEP-LAHC eacutequipe ComposantsMicro Nano Electroniques) et du Laboratoire des Technologies de la Microeacutelectronique (LTMeacutequipe Nanomateacuteriaux amp Inteacutegration) en collaboration avec le Laboratoire TIMA dans le cadre duprojet CDP NEED Une collaboration avec les laboratoires CERAG et PACTE sera eacutegalement mise enplace pour traiter les aspects interdisciplinaires lieacutees aux Sciences Humaines et Sociales Dureacutee dela thegravese 36 mois agrave partir de lrsquoautomne 2018 Profil amp compeacutetences requises Le candidatrechercheacute est eacutelegraveve de grande eacutecole drsquoeacutecole drsquoingeacutenieurs etou de Master 2R dont la formation estaxeacutee principalement sur la science et geacutenie des mateacuteriaux la physique des semiconducteurs etou laphysique des composants Des aptitudes pour le travail en eacutequipe et lrsquoexpression en anglais orale eteacutecrite seront appreacutecieacutees Nous recherchons des candidats dynamiques motiveacutes par le travail enlaboratoire et ouverts agrave une approche pluridisciplinaire incluant les risques mateacuteriaux dans le cadredes Sciences Humaines et Sociales Financement de thegravese acquis Projet CDP NEED (2018 ndash 2021)Contacts Gustavo ARDILA ardilargminatecgrenoble-inpfr Tel 04 56 52 95 32Vincent CONSONNI vincentconsonnigrenoble-inpfr Tel 04 56 52 93 58 Bassem SALEM bassemsalemceafr Tel 04 38 78 24 55


ANALYSE MEacuteTHODOLOGIE DE CONCEPTION ET VALIDATIONEXPEacuteRIMENTALE DES AMPLIFICATEURS DISTRIBUEacuteS EN TECHNOLOGIESILICIUM AVANCEacuteE (THEgraveSE)



PhDPOSITION

Theory design methodologyand experimental validation of distributed amplifiers in advanced silicon technologies

Laboratory Research will be done at the RFIC-Lab (under creation)

Supervisor Antonio Souza Florence Podevin amp Sylvain Bourdel

Phone +33 4 56 52 95 67

E-mail antoniolisboa-de-souzagrenoble-inpfr Objectives Distributed amplifiers are of mainconcern in systems requiring very high gain-bandwidth products At millimeter-wave frequenciesparasitic elements of lumped components become hard to model and control while standardtransmission lines are bulky and offer a limited flexibility in terms of characteristic impedancesabove 50 Ohm To circumvent those restrictions the PhD student will evaluate the use of a new kindof high impedance transmission line in distributed amplifiers aiming to improve the amplifieracutesgain-bandwidth product matching and design flexibility Taking into account aspects such as DCpower stability Noise Figure and fabrication dispersion the PhD student will propose anexperimentally validated design methodology underlining the main tradeoffs that can beencountered in CMOS or BiCMOS technologies

Context for millimeter-wave distributed amplifiers Mobile data transfer has exploded with thedeployment of 4G and with the new needs created by this technology According to Ciscoacutes GlobalMobile Data Traffic Forecast Update 2016-2021 the annual Global IP traffic reached 121021 bytesin 2016 and will reach 331021 bytes in 2021 To address this demand millimeter-wave systems(30-300 GHz) are required and so highly performing circuits at such frequencies Especially 5Gworking groups plan to aggregate a large number of physical channels to highly increase theeffective data rate of mobile devices When dealing with very high frequencies distributed approachfor active circuits is a well suited solution Distributed systems allow the combination of a largenumber of channels thus increasing the available bandwidth and hence the bit rate This researcharea becomes a strategic field for the achievement of ultra-wideband communication systemsTraditionally distributed circuits were dedicated to high cost wireline applications and designedusing expensive technologies The high performance of recent commercial CMOSBiCMOStechnologies now allows designing distributed circuits at low cost and could be a solution for the

next generation of communication systems In addition specific techniques have been developed toreduce the size and increase the performance of passive circuits Such techniques are verypromising and surface efficient in modern CMOSBiCMOS technologies Moreover they also enableeasy tuning capabilities of the passive circuits which are useful in the design of distributed circuits

The research work consists in exploring the architecture of a transmission-line based distributedamplifier to be integrated into a standard CMOSBiCMOS technology A simplified illustration of adistributed amplifier is shown below It is based on 2 propagation lines coupled by thetransconductances of the transistors The signal is amplified at each section of the input line andcombined in the output line Such structure can reach more than 100 GHz bandwidth in standard

CMOS technologies Description of theResearch Work The design of wideband distributed circuits requires the development of skills inthe fields of passive circuits design (transmission lines matching electric and magnetic fieldsmapping hellip) and also in active circuits design (PAs oscillators LNAs hellip) This study will be basedon the expertise developed in the laboratory in the field of active millimeter-wave circuits andinnovative devices using slow-wave techniques In this study the input and output line of theamplifier will be designed considering different kinds of transmission lines A preliminary study hasalready been carried out and a first architecture has been recently proposed with an original designmethodology to be fabricated in July 2018 This approach is quite new and appears to be verypromising in this research field that suffers from a lack of designoptimization methodologies Quiteunusual the student will have the opportunity to characterize this circuit at the early beginning ofhis PhD thesis what will strongly guide and help him in designing further circuits Based on thispreliminary study the student will have to make a state of the art on the following topics low-losstransmission lines high frequency gain boosting methods for active cells stability enhancementtechniques architectures and layout-oriented design for (distributed amplifier) compact circuits ThePhD student will then develop new types of distributed amplifier based on specific transmission lines(slow waves eventually) or by fully distributing the transconductances all along the transmissionlines The performance comparison will help to demonstrate the proposed ideas During the PhD thestudent will develop skills on - passive circuits by using the tools and expertise available in thelaboratory to design passives - on active circuits linear and non-linear analysis instrumentation andmeasurement by using the laboratory infrastructure to characterize the circuits developed Thework will be based on recent CMOSBiCMOS technologies such as the 55-nm BiCMOS technology ofST-Microelectronics which is a quite innovative technology dedicated to millimeter wavesapplications Skills Cadence ADS HFSS Scilab or Matlab Active and Passive RF circuits Thiswork will be performed in partnership with the Federal University of Paraiba (UFPB)Brazil and some travels may be envisaged between University Grenoble-Alpes and UFPBPlease send a CV and motivation letter (preferred before 5th of June) to antoniolisboa-de-souzagrenoble-inpfr

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-17052018-RFM

Contact antoniolisboa-de-souzagrenoble-inpfr

CAPTEURS PSEUDO-MOSFET BASEacuteS SUR LECTURE DE POTENTIEL HORS-EacuteQUILIBRE (THEgraveSE)



Capteurs pseudo-MOSFET baseacutes sur lecture de potentiel hors-eacutequilibre Date limite 1 erJUIN 2018 Deacutebut du contrat 1er OCTOBRE 2018

Place IMEP ndash LAHC MINATEC ndash INPG 3 Parvis Louis Neacuteel 38016 Grenoble

Advisor Irina Ionica (Associate Professor Grenoble ING) IrinaIonicaphelmagrenoble-inpfr +33(0) 4 56 52 95 23

Context and objectives In the context of microelectronics the importance of semiconductor oninsulator (SOI) substrates has been extensively proven not only to produces high performancecircuits but also for embedded systems-on-chip solutions including sensors The classical electricalcharacterization method of SOI substrates uses the pseudo-MOSFET configuration in which thecurrent flow between two probes placed on the top silicon film is controlled by the voltage appliedon the bulk substrate which serves as a backgate Similar to an ISFET the threshold voltage of thepseudo-MOSFET shifts in presence of top surface charges1 Furthermore we recently proved thatthe out-of-equilibrium potential in the top silicon film is an original way to detect the presence ofsuch surface charges2 This new reading paradigm needs to be benchmarked with respect to theclassical conductance variations in ISFETs and optimized to maximize performance in terms oflinearity sensitivity noise and consumption this is the aim of this multidisciplinary thesis

Research to be performed In order to reach a pragmatic sensor starting from our previous proof-of-concept studies some additional steps are needed middot replacing the probes by deposited metal ordoped contacts middot validating that the physical mechanisms responsible for the out-of-equilibriumpotential with deposited contacts are similar with those measured with probes middot finding theappropriate dynamic conditions of potential reading middot benchmarking of potential-based vs current-based reading in the devices middot exploiting the sensor for realistic bio-chemical detection (liquidenvironment reading electronic system hellip) The PhD student will develop the complete chain fromdevice fabrication electrical measurements in equilibrium and out-of-equilibrium conditions surfacefunctionalization for specific detection applications (collaboration with Neacuteel Institute)hellip Theexperimental characterization part will be completed by segments of modeling and simulationallowing the comprehension of physical phenomena involved and the optimization for the sensor

Knowledge and skills required This PhD topic belongs mainly to the field of micro-nano-electronics and more precisely to the electrical characterization and modeling of SOI substratesThe candidate must have a solid knowledge of physics of semiconductors and devices Electronics ofthe measurement systems surface functionalization would be appreciated The candidate isexpected to enjoy experimental work and the development of adapted measurement protocolsScientific curiosity motivation creativity are mandatory qualities in order to take full advantage ofthe scientific environment of this thesis and to gain excellent expertise for hisher future career Thetopic is in the field of applied physics but close to the fundamental physics as well as to theindustrial world After the PhD the candidate will easily adapt to both academic and industrialresearch environments The candidate must have a very good academic record with high grades_______________________________________________________________________________________________________

_______ 1 I Ionica etal Proceedings of IEEE Nano(Portland USA) 2011 pp 38-43 2 L Benea etalSolid-State Electronics vol 143 pp 69-76 2018


CARACTEacuteRISATION DE LA QUALITEacute DES MATEacuteRIAUX ET INTERFACES AgraveBASE DE SEMICONDUCTEURS PAR GEacuteNEacuteRATION DE SECONDEHARMONIQUE (SHG) (THEgraveSE)



Delai limite pour lapplication 1er JUIN 2018 Debut du Contrat 1er OCTOBRE 2018Place IMEP ndash LAHC MINATEC ndash INPG 3 Parvis Louis Neacuteel 38016 Grenoble Advisors IrinaIonica (Associate Professor Grenoble ING) Guy Vitrant (CNRS researcher) Contacts Irina IonicaIrinaIonicaphelmagrenoble-inpfr 04 56 52 95 23 Guy Vitrant guyvitrantminatecgrenoble-inpfr Context This PhD topic is in the context of research on novel characterization methods ofultra-thin films and interface quality for applications in micro nanoelectronics photovoltaicsphotonics etc In this context a key element today is to propose and develop innovativecharacterization methods that do not need any physical contact therefore avoiding any damage ofthe advanced ultra-thin substrates A very promising technique was recently proposed the secondharmonic generation (SHG)1 The intensity emitted by centrosymmetric materials at the doubleincident laser frequency is related to the electric field present at the interfaces and consequently tothe charges interface states etc The PhD student will benefit from innovative equipment uniqueprototype in Europe installed at IMEP-LAHC in 2014 Additionally we developed a home-madeoptical simulator in order to explain the experimental results PhD objectives and work-to-do - The first objective of this multidisciplinary PhD is to is to calibrate the SHG in order toidentify specific signatures of the chemical and the electrostatic passivation in high-k dielectricstacks used in image sensors and photovoltaic cells The SHG results will be correlated withelectrical parameters from measurements on simple test structures (ie MOS capacitors) fabricatedin the clean-room - The second objective will consist in qualifying the measurement tool usingstandard silicon-on-insulator (SOI) wafers The calibration will be done based on benchmark studiesusing as comparative elements other well-known measurement techniques such as the pseudo-MOSFET technique (intensively used today for electrical characterization of SOI but invasive anddestructive) This phase will lead to the validation and the extension of models for SHG for theextraction of material quality parameters such as the density of interface states in a completelycontactless way For both cases one on the challenges will be to de-correlate the optical effects fromthe electrical properties of the interface Our home-made simulator will be continuously adapted inorder to model the optical response of the structures under study and to isolate only the electricalpart from the SHG measurements Collaborations The topic is strongly connected to bothacademic and industrial world since it covers the physical understanding (nonlinear opticselectrical semiconductor properties electrical coupling in thin SOI) and the pragmatic applicationsfor microelectronics The eventual tool developments will be done in collaboration with the Americanstart-up company FemtoMetrix who installed the equipment The SOI studies will benefit from ourlong-lasting collaboration of our laboratories with SOITEC giving access to high quality state-of-the-art wafers The passivation schemes studies will be developed in collaboration with our partner INL(Institut des Nanotechnologies de Lyon) The student could also benefit from samples of highinterest to the imaging sensors from ST Microelectronics Knowledge and skills required ThisPhD topic belongs to the micro-nano-electronics filed but it is multidisciplinary (non-linear-opticselectrical characterization and modeling of semiconductor-dielectric interfaces) The candidate musthave a solid knowledge of solid-state physics physics of semiconductors and nonlinear optics Thecandidate is expected to enjoy both experimental and simulation work Scientific curiositymotivation creativity are mandatory qualities in order to take full advantage of the scientificenvironment of this thesis and to gain excellent expertise for hisher future career The topic is close

to both fundamental physics as well as industrial world after the PhD the candidate will easilyadapt to both academic and industrial research environments The candidate must have a verygood academic record with high grades____________________________________________________________________________________________________________ 1 ML Alles et al IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing vol 20 107 (2007) DDamianos et al Solid State Electronics vol 115 p237 2016


ETUDE DE PROPRIEacuteTEacuteS PIEacuteZOEacuteLECTRIQUES DE NANOCOMPOSITES Agrave BASEDE ZNO ET APPLICATION Agrave LA REacuteCUPEacuteRATION DEacuteNERGIE POUR CAPTEURSAUTONOMES (THEgraveSE)



Etude de proprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriques de nanocomposites agrave base de ZnO et application agrave lareacutecupeacuteration deacutenergie pour capteurs autonomes IMEP-LaHC MINATEC Grenoble ndash

France DATE LIMITE POUR LAPPLICATION 28 MAI 2018

Mots clefs Nanotechnologies Nano fils Pieacutezoeacutelectriciteacute AFM Physique du semi-conducteur ettechnologie Description du projet Les nanofils (NF) pieacutezoeacutelectriques semi-conducteurs (GaN etZnO entre autres) preacutesentent des proprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriques ameacutelioreacutees par rapport aux couchesminces et au mateacuteriau massif du fait de leur plus grande flexibiliteacute de leur sensibiliteacute agrave des forcesplus faibles et eacutegalement agrave une ameacutelioration intrinsegraveque des coefficients pieacutezoeacutelectriques qui a eacuteteacuteidentifieacutee par de reacutecentes eacutetudes theacuteoriques et expeacuterimentales [1 2] Lrsquointeacutegration de cesnanostructures dans de nanocomposites (formeacutes de NFs englobeacutes dans une matrice dieacutelectrique) estinteacuteressante pour diffeacuterentes applications principalement capteurs et reacutecupeacuteration drsquoeacutenergiemeacutecanique [3 4] Des eacutetudes theacuteoriques tregraves reacutecentes dans notre eacutequipe montrent que cesnanocomposites peuvent preacutesenter des performances ameacutelioreacutees par rapport aux couches minces [56] Toutefois le deacuteveloppement de ces applications est actuellement entraveacute par une compreacutehensionencore incomplegravete des effets de couplage entre les contraintes internes (aspect meacutecanique) lapolarisation du mateacuteriau (aspect pieacutezoeacutelectrique) le dopage et la modulation de la charge deporteurs libres (aspect semi-conducteur) A lrsquoeacutechelle nanomeacutetrique les effets non-lineacuteaires peuventeacutegalement devenir importants

Du point de vue fondamental la thegravese aura comme objectif drsquoapprofondir lacompreacutehension des pheacutenomegravenes eacutelectromeacutecaniques agrave lrsquoeacutechelle nanomeacutetrique en tenantcompte des effets drsquoeacutecrantage par les dopants ioniseacutes les porteurs libres et les piegravegesdrsquointerface Drsquoautres effets seront aussi eacutetudieacutes les non-lineacuteariteacutes meacutecaniques eteacutelectromeacutecaniques notamment les ordres supeacuterieurs de lrsquoeffet pieacutezoeacutelectrique ainsi que lrsquoeffetflexoeacutelectrique qui jouent vraisemblablement un rocircle tregraves important dans la reacuteponse pieacutezoeacutelectriquedes nanostructures On srsquointeacuteressera aux proprieacuteteacutes des nanofils en tant que tels mais aussilorsqursquoils sont immergeacutes dans la matrice dieacutelectrique sous forme de nanocomposite Pour celaplusieurs paramegravetres seront eacutetudieacutes notamment le dopage et la dimension des nanofils Lrsquoeacutetudiantaura agrave sa disposition tous les moyens expeacuterimentaux du laboratoire ainsi quun accegraves agrave laplateforme technologique PTA pour la preacuteparation de structures de test speacutecifiques (meacutetallisation decontacts connexions membranes souples pour deacuteflection etc) Les nanofils seront deacuteveloppeacutes agravelrsquoIMEP-LaHC ou seront accessibles via diffeacuterentes collaborations (LMGP INL Institute Neacuteelhellip) Ledoctorant contribuera au deacuteveloppement des techniques de caracteacuterisation Le laboratoireIMEP-LaHC a eacuteteacute preacutecurseur en deacuteveloppant degraves 2008 des meacutethodes de caracteacuterisation qualitativesdu pheacutenomegravene pieacutezoeacutelectrique sur des NF individuels de GaN par la mesure du potentiel geacuteneacutereacuteequand une force controcircleacutee est appliqueacutee sur le NF agrave laide dune pointe AFM [1] Ces techniques onteacuteteacute reacutecemment modifieacutees pour reacutealiser des mesures en courant sous force controcircleacutee [7] Elles serontapprofondies dans le cadre de cette thegravese et correacuteleacutees agrave des mesures plus standards (PFM KFM) oupar Scanning Microwave Microscopy[8] Toutes ces techniques ont lrsquoavantage de pouvoir se reacutealisersur le mecircme NF et donc decirctre correacutelables entre elles Parallegravelement gracircce agrave une collaboration en

cours lrsquoeacutetudiant aura accegraves agrave des moyens de caracteacuterisation in-operando ineacutedits mis en place parlrsquoIM2NP agrave lrsquoESRF pour combiner mesure de deacuteformation par diffraction de rayons X mesure ducourant et mesure du potentiel de surface sous contrainte meacutecanique gracircce agrave un AFM placeacute sur unedes lignes de lrsquoESRF En srsquoappuyant sur lrsquoexpertise deacuteveloppeacutee dans lrsquoeacutequipe il effectuera dessimulations multi-physiques (modegraveles analytiques eacuteleacutements finis) qui serviront de support pourinterpreacuteter les reacutesultats expeacuterimentaux La compreacutehension acquise devrait permettre agrave leacutetudiantdatteindre le second objectif de valorisation avec lidentification des pistes doptimisation et lareacutealisation de deacutemonstrateurs de recherche baseacutes sur des expeacuteriences reacutecentes deacuteveloppeacutees agravelrsquoIMEP-LaHC [9 10] qui lui permettront de valider lrsquointeacuterecirct du concept pour la reacutecupeacuterationdrsquoeacutenergie meacutecanique Le deacuteveloppement de ces deacutemonstrateurs et leur optimisation srsquoinscrit dans lecadre drsquoun projet europeacuteen Convergence (H2020FlagERA 2017-2020) Reacutefeacuterences [1] X Xu APotieacute R Songmuang JW Lee T Baron B Salem and L Montegraves Nanotechnology 22 (2011) [2] HD Espinosa R A Bernal M Minary‐Jolandan Adv Mater 24 (2012) [3] S Lee R Hinchet Y LeeY Yang Z H Lin G Ardila et al Adv Func Mater 24 (2014) [4] R Hinchet S Lee G Ardila LMontegraves M Mouis Z L Wang Adv Funct Mater 24 (2014) [5] R Tao G Ardila L Montegraves MMouis Nano Energy 14 (2015) [6] R Tao M Mouis G Ardila Adv Elec Mat 4 (2018) [7] Y SZhou R Hinchet Y Yang G Ardila LMontegraves M Mouis Z L Wang Adv Mat 25 (2013) [8] KTorigoe M Arita and T Motooka J Appl Phys 112 104325 (2012) [9] S Kannan M Parmar RTao G Ardila M Mouis J of Physics Conf Ser 773 (2016) [10] R Tao G Ardila M Parmar LMichaud M Mouis Proc of IEEE EurosoiULIS (2017)

Compeacutetences requises Il est souhaitable que le candidat possegravede des connaissances dans un ouplusieurs de ces domaines physique du semi-conducteur simulation par eacuteleacutements finis AFM(Atomic Force Microscopy) techniques de salle blanche et caracteacuterisations associeacutees (SEM etc)Les notes et le classement en licence et surtout master sont un critegravere de seacutelection tregraves importantpour lrsquoeacutecole doctorale Lieu IMEP-LAHC Minatec Grenoble Ecole doctorale EEATS(Electronique Electrotechnique Automatique Traitement du Signal) speacutecialiteacute NENT (NanoElectronique Nano Technologies)

Encadrants Mireille MOUIS (Directrice de thegravese) (mouisminatecgrenble-inpfr) GustavoARDILA (co-encadrant) (ardilargminatecgrenoble-inpfr) Laboratoire de recherche IMEP-LAHC MINATEC Grenoble LrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dans le centre drsquoinnovation de Minatec Il collaboreavec plusieurs grands industriels (ST-Microelectronics SOITEC etc) centres microeacutelectroniquespreacuteindustriels (LETI LITEN IMEC Tyndall) et PMEs (CEDRAT etc) LeLa doctorant(te) travailleraau sein du groupe Composant MicroNanoElectronique Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes etaura accegraves aux plateformes technologiques (salle blanche) et de caracteacuterisation du laboratoireContacts Gustavo ARDILA ardilargminatecgrenoble-inpfr 0456529532


IMPRESSION ROBOTIQUE 3D DE CIRCUITS PLASTRONIQUES POUR DESAPPLICATIONS INTERNET DES OBJETS (THEgraveSE)



Dans le cadre de la Chaire Industrielle drsquoExcellence MINT la thegravese srsquoappuiera sur unetechnologie drsquoimpression drsquoencres fonctionnelles sur des objets tridimensionnels au moyen drsquounsystegraveme robotique Gracircce agrave ce mode de fabrication additive des circuits eacutelectroniques sontconstitueacutes directement en 3D au sein de piegraveces et boitiers plastiques (sans utilisation de PCB) Ilssont parfaitement inteacutegreacutes agrave la partie meacutecanique de lrsquoobjet support Lrsquoessor important du nombredrsquoobjets connecteacutes et plus particuliegraverement ceux lieacutes agrave LrsquoIoT-Industriel requiert aujourdrsquohui denouvelles techniques drsquointeacutegration meacutecatronique comme la plastronique Ce travail de thegravese reposesur lrsquoeacutetude des proceacutedeacutes de deacutepocirct drsquoencres fonctionnelles sur objet 3D notamment en lescouplant agrave la plateforme robotique existante La 1egravere eacutetape consistera agrave mettre au pointlrsquoimpression de pacirctes conductrices et drsquoencres fonctionnelles ainsi que les moyens de recuit de cesencres sur des substrats thermoplastiques de forme 3D Lrsquoeacutetude portera ensuite sur la conceptionet la reacutealisation de composants et architectures eacutelectroniques tirant partie du potentiel de deacutepocirctmulti-mateacuteriaux et de la geacuteomeacutetrie tridimensionnelle du support Les pistes et composants serontimprimeacutes et caracteacuteriseacutes dans une optique de performance de fiabiliteacute et de longeacuteviteacute drsquoaborden 2D au sein des laboratoires LGP2 et IMEP-LAHC puis en 3D sur la plateforme robotique SmartDS Le candidat poursuivra ensuite lrsquoexploration des possibiliteacutes ouvertes par cette voie 3D entermes de conception eacutelectronique et drsquoarchitecture de systegravemes pour des applicatifs IoT-IndustrielLe sujet eacutetant hautement pluridisciplinaire le candidat pourra srsquoappuyer sur les compeacutetencesregroupeacutees au sein de la Chaire MINT LGP2 laboratoire speacutecialiste de lrsquoeacutelectronique imprimeacuteesur substrats flexibles et rigides et plus geacuteneacuteralement sur la fonctionnalisation de surface IMEP-LAHC laboratoire speacutecialiste de la conception et caracteacuterisation de dispositifs eacutelectroniquesavanceacutes Smart DS plateforme technologique speacutecialiste du geacutenie industriel et de la productique Schneider Electric entreprise speacutecialiste mondial du management de lrsquoeacutenergie De formationgeacuteneacuteraliste le candidat mettra agrave profit ses connaissances agrave la fois en physique des mateacuteriaux(rheacuteologie physicochimie) en meacutecatronique et eacutelectronique (composants passifs capteursantennes) mais eacutegalement en meacutecanique et robotique (controcircle dimensionnel suivi de trajectoires)Il devra faire preuve drsquoune grande curiositeacute du fait de lrsquoaspect pluridisciplinaire du travail proposeacuteAutonome et force de proposition il devra avoir un goucirct prononceacute pour le travail expeacuterimentalainsi qursquoune capaciteacute drsquoadaptation aux environnements des laboratoires et de la plateforme Sesaptitudes relationnelles et humaines lui permettront drsquoeacutevoluer sereinement au sein des

diffeacuterentes eacutequipes impliqueacutees dans la Chaire MINT Le candidat devra eacutegalement faire preuve dequaliteacutes reacutedactionnelles pour la reacutedaction de rapports scientifiques Il aura aussi agrave syntheacutetiseroralement lrsquoavanceacutee de ses travaux lors des reacuteunions de travail et conseils scientifiques devantlrsquoensemble des partenaires De par lrsquoambition du sujet proposeacute le doctorant sera ameneacute agrave preacutesenteren Anglais ses travaux dans les grands congregraves internationaux et agrave publier dans des revuesmajeures des domaines abordeacutes Reacutemuneacuteration 2200 euro brut mois Contact Mme N Reverdy-Bruas (Grenoble INP) nadegereverdy-bruaspagoragrenoble-inpfrhttpfondation-grenoble-inpfrnos-actionscontribuer-developpement-recherchechaire-mint

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-11042018-RFMContact nadegereverdy-bruaspagoragrenoble-inpfr

SYSTEgraveME ANTENNAIRE MILLIMEacuteTRIQUE ACTIF BAS COUcircT BASEacute SUR LATECHNOLOGIE GUIDE DrsquoONDE INTEacuteGREacute AU SUBSTRAT CREUX POURAPPLICATION DE TEacuteLEacuteCOMMUNICATION SATELLITE (THEgraveSE)



Systegraveme antennaire millimeacutetrique actif bas coucirct baseacute sur latechnologie guide drsquoonde inteacutegreacute au substrat creux pour application de teacuteleacutecommunication

satellite

Sujet de thegravese Cette thegravese portera sur la conception drsquoun systegraveme antennaire actif pour lesteacuteleacutecommunications satellites baseacute sur la technologie SIW-Creux ayant eacuteteacute deacuteveloppeacutee dans le cadredrsquoune preacuteceacutedente thegravese [2]-[14] Cette technologie proposeacutee en 2014 par les encadrants de cettethegravese permet de reacutealiser la conception de circuits millimeacutetriques hautes performances et bas coucirct agravepartir de la technologie des circuits imprimeacutes dit PCB Ce sujet de thegravese se fera en collaborationavec le CNES dans le cadre drsquoune action RampT Le CNES apportera des speacutecifications reacutepondant agravedes besoins pour les teacuteleacutecommunications satellites par exemple pour les navires les avions oumecircme les voitures autonomes qui pourraient beacuteneacuteficier agrave terme de connexion haut-deacutebits gracircce auxconstellations de nano-satellites actuellement en cours de deacuteveloppement par de grands acteurs dudomaine du spatial Une premiegravere partie de cette thegravese se consacrera agrave une eacutetude bibliographiquesur les systegravemes antennaires passif et actif pour teacuteleacutecommunications satellites et les technologiesmillimeacutetriques incluant la technologie SIW-creux Une seconde partie de cette thegravese se consacrera agravela conception drsquoantenne eacuteleacutementaire et de sous-circuits actifs notamment sur lrsquointeacutegration defonctions actives qui nrsquoa pas encore eacuteteacute traiteacutee en srsquoappuyant sur des interconnexions avec drsquoautrestopologies de lignes enterreacutees creuses [15] Ensuite un sous-reacuteseau drsquoantennes avec son reacuteseaudrsquoalimentation actif sera eacutetudieacute et conccedilu avant de faire la reacutealisation drsquoun reacuteseau complet adressantdes speacutecifications deacutetermineacutees avec le CNES Encadrants - Pr Tan-Phu Vuong Laboratoire IMEP-LAHC Grenoble France - Dr Anthony Ghiotto Laboratoire IMS de Bordeaux Contact Pr Tan-PhuVuong Laboratoire IMEP-LAHC Grenoble France Reacutefeacuterences [1] N H Nguyen F Parment AGhiotto K Wu and T P Vuong ldquoA Fifth-Order Air-filled SIW Filter For Future 5G Applicationsrdquo inproc IEEE IMWS-AMP Pavia Italy 20-22 Sep 2017 [2] F Parment A Ghiotto TP Vuong JMDuchamp and K Wu ldquoBroadband transition from dielectric-filled to air-filled substrate integratedwaveguide for low loss and high power handling millimeter-wave substrate integrated circuitsrdquo inProc IEEE MTT-S Int Microw Symp pp 1-4 Jun 2014 [3] F Parment A Ghiotto TP VuongJM Duchamp and K Wu ldquoAir-filled substrate integrated waveguide for low loss and high powerhandling millimeter-wave substrate integrated circuitsrdquo IEEE Trans Microw Theory Techn vol 63no 4 pp 1-11 Apr 2015 [4] F Parment A Ghiotto TP Vuong JM Duchamp and K Wu ldquoAir-filled SIW transmission line and phase shifter for high performances and low-cost U-band integratedcircuits and systemsldquo in Proc 8th IEEE Global Symposium on Millimeter-Waves Montreal 25-27May 2015 [5] A Ghiotto A Doghri F Parment T Djerafi TP Vuong and K Wu ldquoThree-dimensional SIW and high-performance air-filled SIW for millimeter-wave substrate integratedcircuits and systemsrdquo in Proc 8th IEEE Global Symposium on Millimeter-Waves Montreal 25-27May2015 [6] F Parment A Ghiotto TP Vuong JM Duchamp and K Wu ldquoLow-loss air-filled

substrate integrated waveguide (SIW) band-pass filter with symmetric inductive postsrdquo in Proc 45rdIEEE European Microwave Conference (EuMC) Paris 6-11 Sep 2015 [7] F Parment A GhiottoTP Vuong JM Duchamp and K Wu ldquoBroadband directional Moreno coupler for high-performanceair-filled SIW-based substrate integrated systemsrdquo in Proc IEEE MTT-S International MicrowaveSymposium San Francisco California 22-27 May 2016 [8] S S Lima F Parment A Ghiotto T PVuong and K Wu Broadband dielectric-to-half-mode air-filled substrate integrated waveguidetransition in IEEE Microwave and Wireless Components Letters vol 26 no 6 pp 383-385 June2016 [9] A Ghiotto F Parment TP Vuong and K Wu Multilayer-substrate integration techniqueof air-filled waveguide circuits in Proc IEEE MTT-S International Conference on NumericalElectromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization for RF Microwave and TherahertzApplications Beijing China 27-29 Jul 2016 [10] F Parment A Ghiotto TP Vuong JMDuchamp and K Wu ldquoDouble dielectric slab-loaded air-filled SIW phase shifters for high-performance and low-cost millimeter-wave integrationrdquo IEEE Transactions on Microwave Theoryand Techniques vol 64 no 9 pp 2833-2842 Sept2016 [11] F Parment A Ghiotto TP VuongJM Duchamp and K Wu ldquoKa-band compact and high performance bandpass filter based onmultilayer air-filled SIWrdquo in IET Electronics Letters vol53 no 7 pp 486-488 Mar 2017 [12] AGhiotto F Parment TP Vuong and K Wu ldquoMillimeter-wave air-filled SIW antipodal linearlytapered slot antennardquo IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters vol 16pp 768 ndash 771 Apr2017 [13] F Parment A Ghiotto TP Vuong JM Duchamp and K Wu ldquoMillimeter-wave air-filledsubstrate integrated waveguide slot array antennardquo in IET Electronics Letters in press 2017 [14]F Parment A Ghiotto TP Vuong JM Duchamp and K Wu ldquoAir-to-dielectric-filled two-holesubstrate integrated waveguide directional couplerrdquo in IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters in press 2017 [15] F Parment A Ghiotto TP Vuong L Carpentier and K WuldquoSubstrate integrated suspended line to air-filled SIW transition for high-performance millimeter-wave multilayer integrationrdquoin Proc IEEE MTT-S International Microwave Symposium HawaiiHonolulu 4-9 Jun 2017


SYNTHEgraveSE CHIMIQUE DE NANOSTRUCTURES DE ZNO POUR LES PRODUITSCOSMEacuteTIQUES (STAGE)


Offre ndegLMGP2018_02

Sujet deacutetailleacute Lrsquooxyde de zinc (ZnO) mateacuteriau biocompatible et composeacute drsquoeacuteleacutements abondantspreacutesente de nombreux atouts pour les produits cosmeacutetiques Il cristallise suivant une large varieacuteteacutede nanostructures preacutesentant diffeacuterentes formes plus ou moins exotiques (incluant les nanofilsnanopiliers nanotubes nanoheacuteliceshellip) et diffeacuterentes tailles (nanomeacutetriques agrave micromeacutetriques) pardes techniques de synthegravese chimique bas coucirct basse tempeacuterature et facile agrave mettre en oeuvre Ilpossegravede en outre des caracteacuteristiques le rendant sensible agrave une grande partie du domaine delongueur drsquoonde de lrsquoultra-violet du spectre solaire Les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques de cesnanostructures (ie en termes de forme rapport de forme grande surface deacuteveloppeacuteehellip) agrave cespetites eacutechelles leur confegraverent de plus des proprieacuteteacutes remarquables notamment lorsque cesderniegraveres sont relieacutees agrave des pheacutenomegravenes de surface et de fonctionnalisation associeacutee Lesnanostructures de ZnO preacutesentent ainsi un fort potentiel dans le domaine de la cosmeacutetique Le butde ce stage consistera agrave deacutevelopper la synthegravese chimique de nanostructures de ZnO de formes et detailles varieacutees pour la cosmeacutetique Un travail important sera deacutedieacute agrave lrsquooptimisation des conditions desynthegravese en solution aqueuse Une large gamme de techniques de caracteacuterisations structurales eteacutelectro-optiques seront utiliseacutees (microscopie eacutelectronique agrave balayage et en transmission diffractionde rayons X absorbance dans le visible hellip) pour eacutevaluer finement les meacutecanismes de croissance misen jeu ainsi que leurs proprieacuteteacutes Le but final sera drsquooptimiser la morphologie structurale de cesnanostructures qui seront utiliseacutees pour la formulation de produits cosmeacutetiques Lieu et dureacutee Lecandidat travaillera au sein du Laboratoire des Mateacuteriaux et du Geacutenie Physique (LMGP) danslrsquoeacutequipe Films Minces Nanomateacuteriaux et Nanostructures (FM2N) dans le cadre drsquoun partenariatbilateacuteral avec LVMH ndash Recherche Site web du laboratoire httpwwwlmgpgrenoble-inpfr Dureacuteedu stage 6 mois Profil amp compeacutetences requises Le candidat rechercheacute est eacutelegraveve de grande eacutecoledrsquoeacutecole drsquoingeacutenieurs etou de Master 2R dont la formation est axeacutee principalement sur la chimieetou la physico-chimie des mateacuteriaux Des aptitudes pour le travail en eacutequipe et lrsquoexpression enanglais orale et eacutecrite seront appreacutecieacutees Nous recherchons des candidats dynamiques motiveacutes etinteacuteresseacutes pour poursuivre en thegravese Stage pouvant se poursuivre en thegravese Oui Indemniteacute destage Le stagiaire sera indemniseacute (~550 eurosmois)

Laboratoire LMGPCode CEA LMGP2018_02Contact vincentconsonnigrenoble-inpfr




PROPOSITION DE THESE 2018

Front-end supraconducteur agrave base de MgB2 fonctionnant entre 10K et 20K

Le traitement tout numeacuterique du signal hyperfreacutequence est une voie prometteuse pour reacutealiser agraveterme des eacutequipements sol et des charges utiles flexibles pour les radiocommunications spatiales etla radioastronomie En radiocommunication la surveillance du spectre tregraves large bande et lesteacuteleacutecommunications spatiales sont des applications possibles et ceci drsquoautant plus avantageusementque drsquoautres parties du satellite neacutecessitent un cryorefroidissement Les progregraves reacuteguliers descomposants de traitement numeacuterique devraient permettre drsquoenvisager agrave terme de disposer drsquounepuissance de calcul embarqueacutee conforme aux besoins de ces charges utiles Des technologiesannexes comme les liaisons optiques numeacuteriques capables drsquoassurer les eacutechanges de donneacutees entreles eacutequipements de traitement sont en bonne voie pour ecirctre spatialiseacutees Leacutelectronique numeacuteriquesupraconductrice RSFQ (Rapid Single-Flux Quantum) est une solution technologique qui permetdrsquoenvisager la numeacuterisation des signaux RF directement sur la freacutequence de la porteuse en faisantlrsquoeacuteconomie des convertisseurs de freacutequence analogiques La sensibiliteacute eacuteleveacutee des circuits RSFQpermet eacutegalement de supprimer les amplificateurs drsquoentreacutee faible bruit (LNA) Par ailleurs cettetechnologie est eacutegalement une solution entrevue pour les super-calculateurs (projet ameacutericain C3 Cryogenic Computer Complexity) Elle permet denvisager le traitement intensif de donneacutees agravepuissance consommeacutee neacutegligeable directement agrave tempeacuterature cryogeacutenique par exemple commeback-end de reacutecepteurs supraconducteurs comme pour linterfeacuteromeacutetrie en radioastronomie ou deteacuteleacutecommunications Dans ce contexte lIMEP-LAHC deacuteveloppe des circuits de front-end RF RSFQ enpartenariat avec le CNES et ThalesAlenia-Space et des magneacutetomegravetres agrave SQUIDs numeacuteriques(porteuse du signal entre 001 et 100 Hz) Les deux dispositifs sont des convertisseurs analogiques-numeacuteriques (CAN) utiliseacutes dans des modes de fonctionnement diffeacuterents mais baseacutes sur la mecircmetechnologie de jonctions Josephson shunteacutees agrave base de niobium et refroidies agrave 42K Le travail encours consiste en particulier agrave miniaturiser la tecircte de reacuteception pour eacutevaluer le niveau dinteacutegrationpossible et les fonctionnaliteacutes ultimes de circuits plus compliqueacutes et en terme de freacutequencedeacutechantillonnage agrave modifier la maniegravere de polariser les circuits pour supprimer la puissancestatique dissipeacutee (technologie eSFQ energy-efficient SFQ) et agrave augmenter la dynamique desmagneacutetomegravetres actuels Ce travail se fait en collaboration avec des centres de technologiepermettant de fabriquer les circuits la fonderie FLUXONICS situeacutee agrave Ieacutena en Allemagne (front-endRF RSFQ) le centre de meacutetrologie nationale italienne (INRIM) agrave Turin (technologie Focused Ionbeam (FIB) eSFQ pour un CAN agrave freacutequence deacutechantillonnage plus eacuteleveacutee) fonderie japonaiseCRAVITY de lAIST pour les magneacutetomegravetres numeacuteriques Lune des limitations des deacuteveloppementsactuels pour certaines applications notamment concernant la portabiliteacute la compaciteacute des systegravemes

et la puissance totale requise pour les applications spatiales est lieacutee agrave la tempeacuterature de 42K quiest environ la moitieacute de la tempeacuterature critique du niobium qui est le supraconducteur basse Tc leplus couramment utiliseacute A cette tempeacuterature il faut entre 1000 et 10000 watts pour obtenir 1 watt agrave42K Un passage agrave 10K ou 20K de tempeacuterature de fonctionnement permettrait dameacuteliorer le bilanthermique par un facteur important (eacutetudes anteacuterieures avec le mateacuteriau NbN (Tc asymp 16K) ayantmontreacute qursquoagrave 9 K le cryo-refroidissement neacutecessitait 2 eacutetages au lieu de 3 pour 4K) Pour linstant lesEtats-Unis et le Japon reacuteinvestissent dans le mateacuteriau NbN qui preacutesente en outre lavantage depouvoir compacifier les circuits car linductance cineacutetique de films minces est plus eacuteleveacutee En Franceet mecircme en Europe lenvironnement technologique actuel ne permet pas denvisager agrave court termede tels deacuteveloppements Par contre il est un mateacuteriau qui preacutesente des proprieacuteteacutes particuliegraverementinteacuteressantes pour nos applications numeacuteriques et qui na pas encore eacuteteacute beaucoup investigueacute cemateacuteriau est MgB2 A la diffeacuterence des supraconducteurs agrave haute Tc la physique de ce mateacuteriau estbien comprise et sa fabrication est relativement aiseacutee Sa tempeacuterature critique de 39K permetdenvisager un fonctionnement agrave 20K avec des bons paramegravetres Par ailleurs peu de temps apregraves sadeacutecouverte en 2001 [1] des jonctions Josephson et des SQUIDs ont eacuteteacute fabriqueacutes la mecircme anneacuteeavec des proprieacuteteacutes attractives [2] LINRIM a eacutegalement obtenu de tregraves bonnes performances degraves2005 [3] Les Etats-Unis ont fourni les premiers reacutesultats avec lobjectif de reacutealiser des circuitsRSFQ avec des jonctions MgB2 submicroniques en 2015 [4] Pour les applications numeacuteriques ilnest pas souhaitable de travailler agrave trop haute tempeacuterature pour eacuteviter des taux derreursnumeacuteriques trop eacuteleveacutes causeacutes par le bruit thermique MgB2 apparaicirct donc comme un mateacuteriauprometteur eacutegalement en terme de vitesse ultime de fonctionnement (RnIc = 13 mV correspondantagrave une freacutequence dhorloge RSFQ de lordre de 200 GHz) Dans le cadre de cette proposition de thegraveselobjectif est donc de transposer le savoir-faire de lIMEP-LAHC dans la technologie RSFQ et eSFQpour fabriquer de petits circuits permettant deacutevaluer les performances de MgB2 On sattacherasurtout mais pas uniquement agrave eacutetudier linfluence de la tempeacuterature sur les paramegravetres et lesperformances en mode numeacuterique Une partie du travail consistera agrave fabriquer les circuits agrave lINRIMagrave Turin avec qui lIMEP-LAHC a lhabitude de travailler LINRIM est le centre europeacuteen ayantprouveacute la fabrication de jonctions Josephson et de SQUIDs agrave base de MgB2 [3] Le doctorant devradonc passer une partie non neacutegligeable de son temps agrave Turin (environ 50) Il sera encadreacutepartiellement par une collegravegue de lINRIM Le reste du travail de thegravese consistera agrave concevoir lescircuits et les mesurer agrave lIMEP-LAHC

[1] J Nagamatsu N Nakagawa T Muranaka Y Zenitani and J Akim- itsu ldquoSuperconductivity at39 K in MgB2rdquo Nature vol 410 pp 63ndash64 2001 [2] A Brinkman D Veldhuis D Mijatovic GRijnders D H A Blank H Hilgenkamp and H Rogalla ldquoSuperconducting quantum interfer- encedevice based on MgB2 nanobridgesrdquo Appl Phys Lett vol 79 pp 2420ndash2422 2001 [3] CPortesiDMijatovic DVeldhuis ABrinkman EMonticone and R S Gonnelli ldquo MgB2 magnetometer with adirectly couplet pick-up looprdquo Supercond Sci Technol vol 19 pp 303ndash306 2005 [4] TMelbourne D Cunnane E Galan X X Xi and Ke Chen Study of MgB2 Josephson Junction Arraysand Sub-microm Junctions IEEE Trans Appl Supecond Vol 25 No 3 1100604 June 2015 Informations pratiques sur la thegravese

Public viseacute Etudiants deacutecoles dingeacutenieurs et de master 2 de physique ou deacutelectronique Bonneconnaissance des techniques numeacuteriques et analogiques Bonne maicirctrise des pratiquesexpeacuterimentales Connaissances souhaitables des techniques de fabrication de composants en salleblanche Des connaissances des supraconducteurs et des techniques cryogeacuteniques sont un plus Mention assez bien (moyenne supeacuterieure agrave 1220) requise en master 1 et en master 2

Responsable CNES de la thegravese Thierry Robert ndash DCTRFSTR ndash courriel ThierryRobertcnesfr

Encadrement de thegravese Pascal Febvre IMEP-LaHC teacutel 04-79-75-88-64 courriel PascalFebvreuniv-smbfr Jean-Luc Issler CNES courriel Jean-LucIsslercnesfr

Lieu de la thegravese IMEP-LaHC ndash CNRS UMR5130 Universiteacute Savoie Mont Blanc Campusscientifique 73376 Le Bourget du Lac Cedex Peacuteriode de la thegravese deacutemarrage au 1er octobre 2018





STAGE MASTER II PFE - 2018Lrsquooptique inteacutegreacutee sur verre a montreacute ses fortes potentialiteacutes au cours des deux derniegraveres deacutecenniespour permettre la reacutealisation de nombreux types de capteurs ou de microsystegravemes dans le domainede la photonique Un certain nombre de ces dispositifs est encore au stade de la recherche dans leslaboratoires mais drsquoautres ont eacuteteacute optimiseacutes pour reacutealiser des produits industriels au sein delrsquoeacutecosystegraveme grenoblois (spectromegravetres par la socieacuteteacute Resolution Spectra Systems et par la socieacuteteacuteTeemPhotonics par exemple) Pour lrsquoinstant ces systegravemes sont baseacutes sur une technologie drsquoeacutechangedrsquoions permettant lrsquoaccroissement local de lrsquoindice de reacutefraction du verre avec une variationmaximum drsquoindice de reacutefraction autour de ∆n = 10-2 Le projet proposeacute vise agrave lever cette limitationen deacuteveloppant une nouvelle variante de guides optiques sur verre dits laquo rubans raquo dont lesperformances en confinement lateacuteral de la lumiegravere sont consideacuterablement ameacutelioreacutees laissantenvisager la possibiliteacute de reacutealiser de nouvelles fonctionnaliteacutes optiques (∆n = 510-1) En effetlrsquoapproche consideacutereacutee consiste agrave reacutealiser des guides droits en forme de rubans dont la largeur estobtenue avec des traits de scie sur une profondeur de 10μm agrave 50μm alors que le confinementvertical est toujours assureacute par un eacutechange drsquoions classique De telles dimensions nrsquoeacutetaient pasdisponibles avant Elles sont doreacutenavant rendues possibles gracircce agrave la disponibiliteacute de scies avanceacuteesavec des lames speacutecifiques et une preacutecision de positionnement et de rugositeacute apregraves sciage tout agrave faitacceptables Outre son faible coucirct de mise en oeuvre cette technique apporte les avantages suivants

LrsquoOuverture Numeacuterique (ON) lateacuterale des guides est fortement augmenteacutee La surface du guide en interaction avec lrsquoair est plus grande (surfaces planaire et lateacuterales) etpeut ecirctre utiliseacutee pour augmenter lrsquointeraction du guide avec le milieu exteacuterieur (applicationsde capteurs)Avec un choix de lames donneacutees on peut aussi reacutealiser des deacutecoupes de guides trapeacutezoiumldalesplutocirct que rectangulaires Cette forme peut induire des effets inteacuteressants sur la polarisationdes modes

Des premiers tests concluants ont deacutejagrave eacuteteacute reacutealiseacutes Le but du stage est de continuer cedeacuteveloppement en reacutealisant et en caracteacuterisant ce type de nouveaux guides puis des structures plus

speacutecifiques comme des spectromegravetres inteacutegreacutes Ce travail srsquoeffectuera entiegraverement dans notrelaboratoire (Techniques drsquoeacutechange drsquoions deacutecoupe agrave la scie caracteacuterisation optique des guides) Deplus des outils de simulation deacuteveloppeacutes au laboratoire pourront aussi ecirctre utiliseacutes pour comparer

les reacutesultats expeacuterimentaux et theacuteoriques

Contact Alain MORAND Tel 04 56 52 94 86 IMEP-LAHC Minatec 3 Parvis Louis Neacuteel CS 5025738016 Grenoble Cedex 1


ETUDE EXPEacuteRIMENTALE ET THEacuteORIQUE DES CONTACTS TUNNELS POURLES CELLULES PHOTOVOLTAIumlQUES Agrave BASE DE SILICIUM (STAGE)



Contexte Dans le cadre drsquoun projet de recherche financeacutepar lrsquoANR le groupe CMNE du laboratoire IMEP-LaHC va entreprendre une eacutetude approfondie denouveaux types de contacts pour les cellules solaires agrave base de silicium cristallin (c-Si) Cettenouvelle technologie de contact utilise la proprieacuteteacute de passivation des couches drsquooxyde de siliciumSiOx (reacuteduction des recombinaisons et donc ameacutelioration des rendements) en exploitant lapossibiliteacute de transporter les courants geacuteneacutereacutes agrave travers ces oxydes par effet tunnel (Figure 1)

Figure 1 Scheacutemas drsquoun contact standard (direct sur c-Si) etpassiveacute (par un SiOx laquo tunnel raquo) Les implications de cette technologie innovante actuellementdeacuteveloppeacutee au CEA-INES sont cependant mal comprises En particulier les questions suivantes sontencore ouvertes

Quelle est lrsquoeacutepaisseur drsquooxyde permettant agrave la fois une bonne passivation et un transporttunnel adeacutequate Quelle influence a le profil de dopage sur les recombinaisons sous un contact tunnel

Travail demandeacute Cette eacutetude sera meneacutee gracircce agrave une approche agrave la fois theacuteorique etexpeacuterimentale Drsquoune part des simulations deacuterive-diffusion 1D et 2D incluant des modegraveles decourants tunnels qursquoil faudra qualifier permettront drsquoeacutetudier en deacutetail le rocircle du contact en SiOx duprofil de dopage et des recombinaisons sur la caracteacuteristique complegravete de la cellule Ces simulationsseront effectueacutees agrave lrsquoaide du logiciel commercial Sentaurus Une eacutetude expeacuterimentale parcaracteacuterisation eacutelectrique (mesure I-V C-V) permettra de conforter ou au contraire de contredire lessimulations reacutealiseacutees Une seacuterie de mesures KFM permettra une cartographie 2D du travail de sortiedes cellules et de lrsquoeacutepaisseur drsquooxyde des cellules Lrsquoobjectif final sera drsquoimpleacutementer les

caracteacuteristiques simuleacutees etou mesureacutees dans le logiciel Griddler qui permet drsquoestimer lesperformances drsquoune cellule complegravete et donc drsquoeacutevaluer lrsquointeacuterecirct des technologies de contact tunnelpour le photovoltaiumlque Compeacutetencesformation

Niveau M1 ou M2Formation en physique du semi-conducteur physique du composant photovoltaiumlqueSolide base dans lrsquoutilisation des outils informatiquesBonne connaissance en meacutethode numeacuteriqueExpeacuterience en caracteacuterisation eacutelectrique

Encadrement et contact

Anne Kaminski (PR PhelmaGrenoble-INP amp IMEP-LAHC) Quentin Rafhay (MCF PhelmaGrenoble-INP amp IMEP-LAHC)Antoine Veau (Doctorant CEA-INES) Thibault Desrues (Ingeacutenieur-Chercheur CEA-INES)

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-23111017-CMNEContact annekaminskiimepgrenoble-inpfr

CARACTEacuteRISATION DES MATEacuteRIAUX ET INTERFACES Agrave BASE DESEMICONDUCTEURS PAR GEacuteNEacuteRATION DE SECONDE HARMONIQUE (SHG)(STAGE)



Laboratory IMEP-LaHC Grenoble-INP Contact Irina Ionica Key words second harmonicgeneration thin layers optical properties modeling Context This topic is in the context of researchon novel characterization methods of ultra-thin films and interface quality for applications in micronanoelectronics photovoltaics photonics etc A key element today is to propose and developinnovative characterization methods that do not need any physical contact therefore avoiding anydamage of the advanced ultra-thin substrates A very promising technique was recently proposedthe second harmonic generation (SHG)1 A laser emitting at the fundamental frequency can inducepolarisation of the material The intensity measured at double frequency is proportional to thesecond order non-linear polarisation of the material and is named the second harmonic Anadditional SHG contribution can appear due to the electric field induced second harmonic (EFISH)The interest in the SHG resides in its sensitivity to material and interfaces quality and particularly tothe electric field at semiconductor - dielectric interfaces which is related to presence of charges(fixed interface states traps etc) Objective An innovative SHG equipment unique in Europe veryrecently developed and fabricated by FemtoMetrix (USA) was recently installed at IMEP-LAHC Thefirst objective will consist in qualifying the measurement tool using different samples (dielectrics onsemiconductors silicon-on-insulatorshellip) Based on these results the second objective is to validateand extend models for SHG for the extraction of material quality parameters such as the density ofinterface states Requested competences This topic is an interdisciplinary topic in the fields ofoptics micro-electronics and material science The candidate must have a very good background inoptics semiconductor physics microelectronics Collaborations This work is done in the context ofdifferent collaborations that the team has with groups (academic and industrial) involved in thematerial fabrication (INSA Lyon SOITEC CEA-LETI) Shehe will also be in contact with the toolfabricant in California Therefore the student will be in a stimulating professional environment intouch with both academic and industrial research actors which should be very beneficial for hershisfuture career The internship topic is going to be proposed for a PhD thesis starting fromOctober 2018 1 B Jun et al IEEE Transactions on Nuclear Science vol 51 3231 (2004) MLAlles et al IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing vol 20 107 (2007


FABRICATION MODEacuteLISATION ET CARACTEacuteRISATION DE TRANSDUCTEURSFLEXIBLES Agrave BASE DE NANOFILS PIEacuteZOEacuteLECTRIQUES (STAGE)



Sujet de Stage Premier semestre 2018

Mots clefs Nanotechnologies Nano fils Pieacutezoeacutelectriciteacute Physique du semi-conducteur ettechnologie


Le sujet de stage se focalisesur la transduction meacutecanique agrave eacutelectrique utilisant un mateacuteriau composite agrave base denanofils de ZnO Ces nanocomposites pourront avoir des proprieacuteteacutes ameacutelioreacutes par rapport auxcouches minces pieacutezoeacutelectriques [2][3] Lrsquoobjectif du stage est drsquoeacutevaluer les performances de cescomposites quand ils sont inteacutegreacutes sur des substrats flexibles Le candidat travaillera sur 3 objectifsdiffeacuterents mais correacuteleacutes - Participer agrave la fabrication de nano composites inteacutegreacutes sur diffeacuterents substrats flexibles - Caracteacuterisation eacutelectromeacutecanique des dispositifs fabriqueacutes gracircce agrave un banc detest speacutecifique - Participer agrave la modeacutelisation des composites pieacutezoeacutelectriques utilisant un logicielcommercial de calcul drsquoeacuteleacutements finis (FEM) La reacutealisation de ces objectifs nous permettra unemeilleure compreacutehension des pheacutenomegravenes mis en jeu et permettra de deacutegager des pistesdoptimisation pour des applications de reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie ou capteur LeLa stagiairebeacuteneacuteficiera drsquoun cadre de collaboration deacutejagrave eacutetabli et aura lrsquoopportuniteacute de contribuer agrave des projetsnationaux et Europeacuteen lieacutes agrave la reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie Ce sujet de stage sera poursuivi dans unethegravese de doctorat Refeacuterences [1] S Lee R Hinchet Y Lee Y Yang Z-H Lin G Ardila LMontes M Mouis Z L Wang Ultrathin Nanogenerators as Self-poweredActive Skin Sensors forTracking Eye Ball Motion Adv Funct Mater 24 (2014) p 1163-1168 [2] R Tao G Ardila LMontes and M Mouis ldquoModeling of semiconducting piezoelectric nanowires for energy harvestingand sensingrdquo Nano energy 14 (2015) p62-76 [3] R Tao M Parmar G Ardila P Oliveira DMarques L Montegraves M Mouis ldquoPerformance of ZnO based piezo-generators under controlledcompressionrdquo Semiconductor Science and Technology 32(6) (2017) p 064003 Deacutetails Dureacutee de4 agrave 6 mois ( premier semestre 2018) Niveau PFE Ecole dingeacutenieur Master 2 Lieu IMEP-LAHC Minatec Grenoble Encadrant Gustavo Ardila Laboratoire de recherche LrsquoIMEP-LAHC estlocaliseacute dans le centre drsquoinnovation de Minatec Il collabore avec plusieurs grands industriels (ST-Microelectronics SOITEC etc) et centres microeacutelectroniques preacuteindustriels (LETI LITEN IMECTyndall) LeLa stagiaire travaillera au sein du groupe Composant MicroNanoElectronique

Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves aux plateformes technologiques (salleblanche) et de caracteacuterisation du laboratoire Contacts Gustavo ARDILA (ardilargminatecgrenoble-inpfr) 0456529532


DEacuteVELOPPEMENT DE REacuteSEAUX ORDONNEacuteS DE NANOFILS DE ZNO POURLES CAPTEURS DE PRESSION (STAGE)


Offre ndegLMGP_FM2N_02

SUJET DEacuteTAILLEacute

Les mateacuteriaux semiconducteurs sous forme de nanofils constituent une brique eacuteleacutementaireprometteuse pour la reacutealisation de dispositifs innovants Les nanofils preacutesentent typiquement desdiamegravetres de quelques dizaines de nanomegravetres et une longueur de lrsquoordre du micromegravetre Gracircce agravecette geacuteomeacutetrie ils preacutesentent geacuteneacuteralement une grande qualiteacute cristalline et sont le siegravege deproprieacuteteacutes physiques remarquables en lien avec un grand rapport surface sur volume citons parexemple le confinement eacutelectronique la relaxation de contraintes meacutecaniques ou encore le pieacutegeageoptique Lrsquooxyde de zinc (ZnO) non toxique et composeacute drsquoeacuteleacutements abondants possegravede enparticulier de nombreux atouts et peut ecirctre eacutelaboreacute sous forme de nanofils par un grand nombre detechniques de deacutepocircts bas coucirct et agrave fort potentiel industriel En raison de sa structure cristalline detype wurtzite les nanofils de ZnO croissent selon un axe c pieacutezoeacutelectrique Les reacuteseaux de nanofilsverticaux sont ainsi sensibles aux contraintes meacutecaniques et possegravedent donc un inteacuterecirct importantdans le domaine des capteurs de pression Le but du stage consistera agrave deacutevelopper des reacuteseauxordonneacutes de nanofils de ZnO avec une uniformiteacute structurale controcircleacutee en termes de dimensions (iediamegravetre longueur densiteacute peacuteriode) par la combinaison de proceacutedeacutes technologiques en salleblanche telles que la lithographie assisteacutee par nano-impression et de techniques de deacutepocircts bas coucirctUn travail important sur le deacutepocirct en bain chimique des nanofils de ZnO sera en particulier reacutealiseacute envue drsquoeacutetudier et drsquooptimiser leurs proprieacuteteacutes physiques notamment leur dopage Des techniques decaracteacuterisations structurales et eacutelectro-optiques avanceacutees seront utiliseacutees afin de mettre en eacutevidenceces proprieacuteteacutes (ie microscopie eacutelectronique en transmission mesures eacutelectriques etspectroscopiques sur fils uniques hellip) Enfin la fabrication de capteurs de pression agrave base de cesnanofils pourra ecirctre envisageacutee ainsi que les caracteacuterisations classiques associeacutees

LIEU ET DUREacuteE

Le candidat travaillera au sein du Laboratoire des Mateacuteriaux et du Geacutenie Physique (LMGP eacutequipeFilms Minces Nanomateacuteriaux et Nanostructures (FM2N)) et de lrsquoInstitut Neacuteel (NEEL eacutequipeSemiconducteur agrave Large Bande Interdite) en collaboration avec lrsquoInstitut des Nanotechnologies deLyon (INL) et avec le Laboratoire de Geacutenie Electrique et Ferroeacutelectriciteacute (LGEF) dans le cadre duprojet ANR ROLLER 2018 ndash 2021 Site web des laboratoires httpwwwlmgpgrenoble-inpfrhttpneelcnrsfr Dureacutee du stage 6 mois

PROFIL amp COMPEacuteTENCES REQUISES

Le candidat rechercheacute est eacutelegraveve de grande eacutecole drsquoeacutecole drsquoingeacutenieurs etou de Master 2R dont laformation est axeacutee principalement sur la physico-chimie des mateacuteriaux les nanosciences etou laphysique des semiconducteurs Des aptitudes pour le travail en eacutequipe et lrsquoexpression en anglaisorale et eacutecrite seront appreacutecieacutees Nous recherchons des candidats dynamiques motiveacutes et inteacuteresseacutespour poursuivre en thegravese

STAGE POUVANT SE POURSUIVRE EN THEgraveSE OUI (FINANCEMENT DETHEgraveSE ACQUIS ndash PROJET ANR ROLLER 2018 ndash 2021)

INDEMNITEacute DE STAGE

Le stagiaire sera indemniseacute (~550 eurosmois)

CONTACTS

Vincent CONSONNI vincentconsonnigrenoble-inpfr Tel 04 56 52 93 58Julien PERNOT julienpernotneelcnrsfr Tel 04 56 38 70 83

Laboratoire LMGPCode CEA LMGP_FM2N_02Contact vincentconsonnigrenoble-inpfr

HEacuteTEacuteROSTRUCTURES CŒURS-COQUILLES Agrave NANOFILS DE ZNO POUR LESCELLULES SOLAIRES ETA (STAGE)




Les heacuteteacuterostructures semiconductrices agrave base de nanofils constituent une brique eacuteleacutementaireprometteuse pour la reacutealisation de dispositifs innovants dans le domaine du photovoltaiumlque Au seinde ces heacuteteacuterostructures les nanofils possegravedent une qualiteacute cristalline importante et des proprieacuteteacutesphysiques remarquables en lien avec un grand rapport surface sur volume citons par exemple lespossibiliteacutes de confinement de relaxation de contraintes par leur surface lateacuterale ou encore depieacutegeage optique Ainsi des cellules solaires agrave base de nanofils de ZnO ont deacutejagrave atteint desrendements de conversion supeacuterieurs agrave 7 Lrsquoobjet de ce stage concerne lrsquoeacutelaboration et lacaracteacuterisation drsquoheacuteteacuterostructures cœurs-coquilles agrave base de nanofils et leur inteacutegration dans descellules solaires ETA Ces cellules se composent drsquoune eacutelectrode en face avant collectant leseacutelectrons et composeacutee drsquoindium dopeacute eacutetain sur un substrat en verre borosilicateacute Sur cette eacutelectrodela croissance de nanofils de ZnO est ensuite reacutealiseacutee par deacutepocirct en bain chimique Ce semiconducteuragrave large bande interdite directe peu coucircteux et abondant offre des proprieacuteteacutes physico-chimiquesinteacuteressantes Au sein drsquoheacuteteacuterostructures de type coeur coquille les nanofils de ZnO de type n jouentdonc le rocircle de cœur car ils sont ensuite entoureacutes drsquoune coquille agrave base drsquoun semiconducteur detype p Le choix judicieux de ce dernier peut permettre drsquoabsorber une grande partie du spectresolaire dans ce type drsquoheacuteteacuterostructures et drsquoobtenir un alignement des bandes eacutelectroniques quifavorise la seacuteparation des paires eacutelectrons trous La derniegravere couche composant la cellule est lecontact en face arriegravere aidant agrave lrsquoextraction et la collecte des trous geacuteneacutereacutes dans la coquilleabsorbante Le but du stage consistera agrave concevoir et deacutevelopper des heacuteteacuterostructures radiales agravebase de nanofils de ZnO enrobeacutes par une coquille absorbante qui se deacutemarquera des mateacuteriauxtraditionnels utiliseacutes tels que les semiconducteurs II-VI (ie CdTe CdSe) Des techniques decaracteacuterisations structurales eacutelectriques et optiques seront utiliseacutees telles que la microscopieeacutelectronique agrave balayage et en transmission la diffraction de rayons X la spectrophotomeacutetrie ouencore la spectroscopie Raman Enfin la fabrication de cellules solaires agrave base de cesheacuteteacuterostructures pourra ecirctre envisageacutee ainsi que les caracteacuterisations eacutelectriques classiques entermes de performances photovoltaiumlques

LIEU ET DUREacuteE

Le candidat travaillera au sein du Laboratoire des Mateacuteriaux et du Geacutenie Physique (LMGP) danslrsquoeacutequipe Films Minces Nanomateacuteriaux et Nanostructures (FM2N) en collaboration avec drsquoautreslaboratoires environnants (IMEP-LAHC CEA-Grenoble Institut Neacuteel hellip) Site web du laboratoire httpwwwlmgpgrenoble-inpfr Dureacutee du stage 6 mois


Le candidat rechercheacute est eacutelegraveve de grande eacutecole drsquoeacutecole drsquoingeacutenieurs etou de Master 2R dont laformation est axeacutee principalement sur la science des mateacuteriaux la physique des mateacuteriaux etou laphysico-chimie Des aptitudes pour le travail en eacutequipe et lrsquoexpression en anglais orale et eacutecriteseront appreacutecieacutees Nous recherchons des candidats dynamiques motiveacutes et inteacuteresseacutes pourpoursuivre en thegravese

STAGE POUVANT SE POURSUIVRE EN THEgraveSE OUI



CONTACTS

Estelle APPERT estelleappertgrenoble-inpfr Tel 04 56 52 93 30 Vincent CONSONNI vincentconsonnigrenoble-inpfr Tel 04 56 52 93 58


STAGE POST-DOCTORAL SURFACES MULTI-ARCHITECTUREacuteES AgraveMOUILLABILITEacute CONTROcircLEacuteE (POST-DOC)


Offre ndegLMGP-09-2017

Stage Post-doctoral Surfaces multi-architectureacutees agrave mouillabiliteacute controcircleacutee Contexte duprojet Ce stage post-doctoral est financeacute par le labex CEMAM Les surfaces agrave mouillabiliteacutecontrocircleacutee preacutesentent un grand inteacuterecirct dans de nombreux domaines applicatifs tels que lrsquoauto-nettoyage lrsquoantibueacutee la captation drsquoeau depuis lrsquoatmosphegravere ou encore la preacutevention dudeacuteveloppement bacteacuterien Notre groupe deacuteveloppe depuis plusieurs anneacutees des revecirctementspermettant drsquoobtenir des surfaces superhydrophobes ou superhydrophiles Notre approche est baseacuteesur la combinaison de meacutethodes de chimie douce par exemple la croissance de nanofils en solutionliquide suivie drsquoune eacutetape de fonctionnalisation de surface via des meacutethodes sol-gel Ainsi noussommes en mesure de fonctionnaliser diffeacuterents types de surfaces afin de leur confeacuterer un angle decontact avec lrsquoeau nettement supeacuterieur agrave 160deg Ces surfaces se caracteacuterisent eacutegalement par un anglede roulage infeacuterieur agrave 1deg [1] Par la suite les conditions de synthegravese de ces revecirctements ont eacuteteacuteoptimiseacutees afin de preacuteserver les proprieacuteteacutes optiques des substrats fonctionnaliseacutes Ainsi noussommes deacutesormais en mesure de reacutealiser des revecirctements qui sont agrave la fois superhydrophobes ettransparents Outre leurs performances intrinsegraveques ces revecirctements possegravedent eacutegalementlrsquoavantage de ne pas utiliser de composeacutes fluoreacutes ce qui rend ces surfaces compatibles avec desapplications en lien avec la biologie Ce savoir-faire a conduit notre groupe agrave participer au projetinternational NSF-ANR REACT1 Lrsquoun des buts de ce projet est de reacutealiser des revecirctementsposseacutedant des zones superhydrophiles et drsquoautres superhydrophobes afin de condenser lrsquoeaupreacutesente dans lrsquoatmosphegravere puis de la guider jusqursquoagrave une zone ougrave elle pourra ecirctre collecteacutee cecitout en preacuteservant ces surfaces drsquoun deacuteveloppement bacteacuterien Bien que tregraves performants lesrevecirctements deacuteveloppeacutes au LMGP neacutecessitent encore quelques deacuteveloppements en vue de les rendrecompatibles avec des applications industrielles Ainsi alors que les revecirctements superhydrophilesgardent un angle de contact avec lrsquoeau de 0deg pendant plusieurs mois lrsquoangle de contact desrevecirctements superhydrophobes diminue en quelques jours conduisant ces surfaces drsquoun reacutegimesuperhydrophobe dit de laquo Cassie-Baxter raquo ie parfaitement deacuteperlant agrave un reacutegime dit de laquo Wenzelraquo ie non deacuteperlant Plusieurs eacutetudes ont montreacute que ce pheacutenomegravene est spontaneacutement irreacuteversibleet neacutecessite une eacutenergie importante afin drsquoeacutevaporer lrsquoeau ainsi condenseacutee [2-3] Toutefois destravaux reacutecents conduits par un groupe avec lequel nous collaborons dans le cadre du projetREACT ont montreacute que cette eau condenseacutee peut-ecirctre eacutevaporeacutee en conditions ambiantes gracircce agravelrsquousage drsquoune morphologie multieacutechelle adapteacutee et mecircme qursquoil est possible de conserver le caractegraveresuperhydrophobe de surfaces immergeacutees dans lrsquoeau jusqursquoagrave une pression de 68 bars [4] 1httpsreactseasupennedu Travail demandeacute Sur la base de nos travaux preacuteliminaires et enaccord avec les reacutesultats reacutecents parus dans la litteacuterature le travail consistera dans un premiertemps agrave maintenir la superhydrophobie de nos revecirctements Par la suite ces revecirctementssuperhydrophobes seront combineacutes avec des revecirctements superhydrophiles afin de reacutealiser dessurfaces ayant une mouillabiliteacute spatialement controcircleacutees Finalement lrsquoaptitude de ces surfaces agravemouillabiliteacute controcircleacutee agrave collecter lrsquoeau atmospheacuterique ainsi qursquoagrave preacutevenir le deacuteveloppementbacteacuterien sera eacutetudieacutee Afin de reacutealiser des surfaces multi-architectureacutees agrave mouillabiliteacute controcircleacuteelrsquoapproche privileacutegieacutee se basera sur la combinaison de reacuteseaux de nanofils de ZnO organiseacutes selondiffeacuterents motifs impreacutegneacutes de nano-billes de TiO2 le tout hydrophobiseacute agrave lrsquoaidedrsquohexadecyltrimethoxysilane (C16) Compeacutetences attendues Le (la) candidat(e) aura de fortescompeacutetences en synthegravese de mateacuteriaux inorganiques par voie liquide et en fonctionnalisation desurface ainsi qursquoen caracteacuterisation de mateacuteriaux De bonnes capaciteacutes de synthegravese des reacutesultats

ainsi que de bonnes qualiteacutes reacutedactionnelles en anglais et des faciliteacutes de preacutesentation agrave lrsquooral sontrequises Cadre de travail Labex CEMAM et projet international REACT Laboratoires LMGP encollaboration avec le LEPMI et le Liphy Deacutebut souhaiteacute Automne 2017 Candidature CV + lettrede motivation + reacutefeacuterences agrave DavidRiassettogrenoble-inpfr Offre Postdoc - Mateacuteriauxsuperhydrophobes (002)Reacutefeacuterences bibliographiques [1] Holtzinger C Niparte B Waumlchter SBerthomeacute G Riassetto D Langlet M ldquoSuperhydrophobic TiO2 coatings formed through a non-fluorinated wet chemistry routerdquo Surface Science 2013 617 141 ndash 148 [2] Sbragaglia M et alldquoSpontaneous breakdown of superhydrophobicityrdquo Phys Rev Lett 2007 99(15)156001 [3]Papadopoulos P Mammen L Deng X Vollmer D Butt HJ ldquoHow superhydrophobicity breaks downrdquoProc Natl Acad Sci USA 2013 110(9)3254ndash3258 [4] Prakash S Xi E Patel AJ ldquoSpontaneousrecovery of superhydrophobicity on nanotextured surfacesrdquo Proceedings of the National Academy ofSciences of the United States of America 2016 vol 113 no 20 5508ndash5513

Laboratoire LMGPCode CEA LMGP-09-2017Contact davidriassettogrenoble-inpfr

ETUDE DES FLUCTUATIONS DE POTENTIEL DANS LES CELLULES SOLAIRESAgrave COUCHES MINCES (THEgraveSE)



ED EEATS -SUJET DE THESE 2017 Etude des fluctuations de potentiel dans les cellules solaires agrave couches minces Date dedeacutebut Octobre 2017 Offre ndeg IMEPLaHC-24052017-CMNE Mots clefs Photovoltaiumlque cellulesolaire spectroscopie optique caracteacuterisation eacutelectrique Description du projet Les composeacuteskesterites CuZnSnSSe repreacutesentent une voie prometteuse de deacuteveloppement de cellules solaires agravecouches minces de troisiegraveme geacuteneacuteration filiegravere respectueuse de lrsquoenvironnement car constitueacutee demateacuteriaux disponibles en abondance sur la croucircte terrestre et deacutepourvue drsquoeacuteleacutements toxiquesCependant jusqursquoagrave preacutesent lrsquoefficaciteacute de conversion de ces dispositifs reste infeacuterieure agrave sesprincipaux concurrents CdTe et CIGS retardant leur deacuteveloppement industriel Une des principaleslimitations des performances proviendrait des effets des fluctuations de potentiel qui seraientinduites par une forte concentration de deacutefauts ponctuels intrinsegraveques dans les alliages CuZnSnSSeLrsquoobjectif de cette thegravese est drsquoanalyser quantitativement les fluctuations de potentiel dans cesmateacuteriaux et drsquoidentifier leur effet sur les performances des cellules solaires Deux techniquesexpeacuterimentales compleacutementaire seront mises en œuvre la spectroscopie optique et les mesureseacutelectriques Le doctorant megravenera des expeacuteriences drsquoexcitation de photoluminescence et de mesuresde spectroscopie reacutesolue en temps afin de mettre en eacutevidence la preacutesence de queues de bande etdrsquoeacutetats localiseacutes Dans un second temps la spectroscopie drsquoadmittance sera utiliseacutee pour eacutetudier lareacuteponse des piegraveges profonds dans ces mateacuteriaux Dans les deux cas lrsquointerpreacutetation des donneacuteessrsquoaccompagnera drsquoun travail de modeacutelisation prenant en compte lrsquoimpact des fluctuations depotentiel Lrsquoensemble de ces reacutesultats sera confronteacute aux performances des dispositifs Le travail sedeacuteroulera agrave lrsquoIMEP-LaHC en collaboration avec lrsquoInstitut NeacuteelINAC et le CEA-LITEN et srsquointeacutegreradans le cadre de plusieurs collaborations internationales Ce sujet de thegravese suivra la proceacutedure derecrutement de lrsquoeacutecole doctorale EAATS de lrsquoUniversiteacute Grenoble Alpes Deacutetails Compeacutetencessouhaiteacutees en physique de lrsquoeacutetat solide et en technologie des semiconducteurs EncadrantsFreacutedeacuterique Ducroquet (IMEP-LaHC) ndash Henri Mariette (Institut NeacuteelINAC) Financement BourseMinisteacuterielle Deacutebut de la thegravese OctobreNovembre 2017 Dureacutee 3 ans Date limite decandidature 07062017 Laboratoires de recherche IMEP-LAHC ndash Grenoble Institut NeacuteelINAC-Grenoble Contact ducroquetminatecinpgfr

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-24052017-CMNEContact ducroqueminatecgrenoble-inpfr

ELABORATION DrsquoAPTACAPTEURS Agrave NANOFILS BASEacuteS SUR LA DEacuteTECTIONEacuteLECTRIQUE Agrave EFFET DE CHAMP (THEgraveSE)



OFFRE DE THESE 2017-2020

Ecole doctorale

Date de deacutebut Date de deacutemarrage envisageacutee 1 er octobre 2017 Sujet Description de laprobleacutematique de recherche La meacutedecine personnaliseacutee et connecteacutee de demain implique depouvoir disposer de biocapteurs portables capables de deacutetecter rapidement directement et demaniegravere non invasive de faibles quantiteacutes de biomarqueurs (moleacutecules indicatrices drsquounepathologie) agrave partir des fluides biologique (sueur urine goutte de sang) Cela permettradameacuteliorer drsquoune part la preacutecociteacute des diagnostics meacutedicaux de certaines maladies graves commeles cancers ainsi que la faccedilon drsquoadministrer un traitement meacutedical de faccedilon individuelle En outrecette deacutetection rapide peut ecirctre utiliseacutee pour la protection de lrsquoenvironnement lrsquoagriculture et la bio-deacutefense en vue de repeacuterer in situ la preacutesence de bacteacuteries pathogegravenes dOGM ou encore deperturbateurs endocriniens Dans cette optique actuellement de nombreuses recherches sontmeneacutees sur des capteurs constitueacutes de dispositifs nanoeacutelectroniques agrave base de nanofils de siliciumCes nanofils apregraves fonctionnalisation par des moleacutecules sondes contribuent agrave la deacutetectioneacutelectrique par effet de champ de moleacutecules cibles compleacutementaires et ce avec une tregraves grandesensibiliteacute et speacutecificiteacute [1-2] Cependant le silicium preacutesente une certaine instabiliteacute physico-chimique en preacutesence de solutions physiologiques salines Il en reacutesulte des non-reproductibiliteacutesdans les mesures qui de fait limitent fortement lrsquoutilisation de ce type de capteurs Il faut doncpouvoir disposer de nanofils tregraves stables tout en gardant leur sensibiliteacute eacutelectrique De nouvellesarchitectures sont agrave lrsquoeacutetude tant au niveau de lrsquoensemble des nanofils (nanolignes parallegraveles ounanofils aleacuteatoirement orienteacutes) qursquoau niveau du nanofil lui-mecircme Sur ce deuxiegraveme aspect desnanofils coeur Si avec une coquille offrant une meilleure stabiliteacute que le Si commeles coquillesdrsquoAl2O3 sont exploreacutes Egalement les coquilles de carbure de silicium (SiC) sont prometteuses LeSiC est deacutejagrave utiliseacute pour de nombreuses applications biomeacutedicales (recouvrement de prothegraveses et deressorts) et plus reacutecemment pour les interfaces neurones-eacutelectrodes [3] ce qui offre in fine denouvelles perspectives drsquointeacutegration de capteurs in-vivo Par ailleurs les recherches actuelles sur lesmoleacutecules sondes srsquoorientent vers les aptamegraveres [4-6] courts fragments dADN syntheacutetiques dontlutilisation offre de nombreux avantages comme une grande stabiliteacute et des affiniteacutes avec leur cibles(proteacuteines moleacutecules organiques cellules) comparables aux anticorps Ce sujet fortement

interdisciplinaire beacuteneacuteficie des compeacutetences de trois laboratoires impliqueacutes dans le sujet de thegravese Ilsrsquoagira de reacutealiser des biocapteurs baseacutes sur diffeacuterents types de nanofils fonctionnaliseacutes par desaptamegraveres en vue de deacutetecter eacutelectriquement des moleacutecules drsquointeacuterecirct strateacutegique pour la santeacute etlrsquoenvironnement (deacutetailleacutees plus loin)

Travail de thegravese Objectif Il srsquoagit de reacutealiser des prototypes de biocapteurs portables bas coucirctet innovants appeleacutes laquo Apta-NanoWireFET raquo (Apta-NWFET) et laquo Apta-NanonetFET raquo (Apta-NNFET)Ces biocapteurs seront conccedilus agrave base de transistors agrave effet de champ (FET) constitueacutes de nanofilssemiconducteurs Si posseacutedant diffeacuterentes configurations morphologiques et architecturales soit desreacuteseaux de nanofils aleacuteatoirement orienteacutes (nanonetFET ou NNFET) soit des nanolignes (NWFET)Ces diffeacuterents types de nanofils seront passiveacutes soit par Al2O3 ou SiC Puis il srsquoagira drsquoeacutetudier leurmodification de surface par diffeacuterents types drsquoaptamegraveres seacutelectionneacutes (moleacutecules sondesyntheacutetiques hautement speacutecifiques) [4-6] Le but sera de deacutetecter eacutelectriquement des moleacuteculescibles drsquointeacuterecirct strateacutegique pour la santeacute et lrsquoenvironnement la thrombine et agrave titre dedeacutemonstration le bispheacutenol A Lrsquoeacutevaluation des performances en termes de deacutetection des moleacuteculescibles en fonction des diffeacuterentes caracteacuteristiques des nanofils et des aptamegraveres sera effectueacutee defaccedilon agrave deacutegager les configurations les plus pertinentes agrave privileacutegier pour le futur [7] Lors de lathegravese le doctorant prendra en charge les trois grandes eacutetapes du programme qui sont 1 Elaboration et caracteacuterisation des NNFET et NWFET Cette premiegravere partie srsquoappuiera sur lesprojets existants pour lrsquoeacutelaboration controcircleacutee de NNFET [8] et de NWFET [9] agrave base de nanofils Sipassiveacutes patterneacutes et contacteacutes Lrsquoinfluence des proprieacuteteacutes morphologiques des reacuteseaux (diamegravetreet densiteacute surfacique des nanofils distance inter-eacutelectrodes) sur les caracteacuteristiques eacutelectriques seraeffectueacutee 2 Fabrication des AptaFET Apta-NNFET et Apta-NWFET Cette eacutetudeneacutecessitera dans un premier temps la synthegravese et la fonctionnalisation des aptamegraveres sondes choisisqui seront effectueacutees au sein du DCM [4-6] Lrsquoimmobilisation des aptamegraveres sur les surfaces desNNFET et NWFET sera reacutealiseacutee au sein du LMGP et DCM Lrsquoinfluence des aptamegraveres sondes sur lesproprieacuteteacutes eacutelectriques des AptaFET sera eacutetudieacutee agrave lrsquoIMEP-LaHC 3 Apta-NNFET et Apta-NWFETpour la deacutetection eacutelectrique de la thrombine puis du bispheacutenol A A lrsquoissue de la deacutetectioneacutelectrique des moleacutecules par les aptamegraveres greffeacutes sur la surface les expeacuterimentations porteront surlrsquoeacutevaluation et lrsquooptimisation des performances eacutetude de la sensibiliteacute limite de deacutetection stabiliteacutereacuteversibiliteacute et seacutelectiviteacute Des techniques comme la mesure du courant (statique et temporelle) delrsquoimpeacutedance du bruit eacutelectrique seront utiliseacutees sur les deux variantes technologiques Apta-NNFET et Apta-NWFETs (IMEP-LaHC) Par ailleurs lrsquoacquisition en temps reacuteel sera eacutetudieacutee etdeacuteveloppeacutee par la mise en place de systegravemes microfluidiques (LMGP) Reacutesultats attendus Aterme la comparaison des reacutesultats obtenus permettra drsquoeffectuer une premiegravere avanceacutee dans ledomaine des aptacapteur agrave base de FET ou laquo aptaFETraquo domaine encore eacutemergent [10] et pourlequel les nanonets et nanolignes agrave base de SiSiC nrsquoont jamais eacuteteacute encore proposeacutes La reacutealisationde ce type de dispositifs innovants repose fortement sur la synergie de disciplines scientifiquesvarieacutees science des nanomateacuteriaux micro et nanoeacutelectronique chimie et biologie La contributiondes diffeacuterents laboratoires agrave ce projet permettra justement drsquoinitier cette synergie en deacutebouchantsur des preuves de concept Reacutefeacuterences bibliographiques [1] N Gao W Zhou X Jiang G HongT-M Fu CM Lieber Nano Letters 15 p2143minus2148 (2015) [2] A Zhang G Zheng Semiconductornanowires for biosensors Chapter (PDF Available) 2015 DOI 101016B978-1-78242- 253-200017-7In book Semiconductor Nanowires pp471-490 [3] SESaddow Silicon Carbide Biotechnology ABiocompatible Semiconductor for Advanced Biomedical Devices and Applications 2nd editionElsevier Sciences (2016) [4] Sussman D et al Nature Struct Biol 7 2000 53 [5I Kazane KGorgy C Gondran N Spinelli A Zazoua E Defrancq and S Cosnier Analytical Chemistry 201688 7268-7273 [6] S G Kim J S Lee J Jun D H Shin and J Jang ACS Appl Mater Interfaces2016 8 (10) pp 6602ndash6610 [7] M-K Joo M Mouis D-Y Jeon G-T Kim U J Kim G Ghibaudo JAppl Phys 2013 Vol 114 no 154503 [8] P Serre V Stambouli M Weidenhaupt T Baron and CTernon Biosens Bioelectron 2015 68 336-342 [9] L Fradetal E Bano G Attolini F Rossi and V

Stambouli 2016 27 (23) 235501 [10] Kao W C Chu C H Chang W H Wang Y L amp Lee G B2016 April) In NanoMicro Engineered and Molecular Systems (NEMS) 2016 IEEE 11th AnnualInternational Conference on (pp 583-586) IEEE Lieu Le candidat travaillera sur trois laboratoires 1) LMGP (Laboratoire des Mateacuteriaux et du Geacutenie Physique) agrave lrsquointerface de lrsquoeacutequipe laquo Films mincesnanomateacuteriaux et nanostructures raquo et de lrsquoeacutequipe laquo Interface Mateacuteriaux Matiegravere biologique raquo 2)DCM (Deacutepartement de Chimie Moleacuteculaire) dans lrsquoeacutequipe laquo Ingeacutenierie et interactionsbiomoleacuteculaires raquo 3) IMEP-LaHC (Laboratoire de microeacutelectronique eacutelectromagneacutetismehyperfreacutequence photonique et caracteacuterisation) dans lrsquoeacutequipe laquo Composants micronanoeacutelectroniques raquo Site Web du laboratoire LMGP Site Web du laboratoire DCM Site Web dulaboratoire IMEP-LaHC Profil Le candidat rechercheacute est diplocircmeacute dune grande eacutecole eacutecoledingeacutenieurs etou dun Master 2R dont la formation est axeacutee principalement sur la science desnanomateacuteriaux la biologie et les biotechnologies Des aptitudes pour le travail interdisciplinaire eneacutequipe et sur plusieurs laboratoires seront indispensables ainsi que des aptitudes pour lrsquoexpressionen anglais orale et eacutecrite seront appreacutecieacutees Financement Allocation du Ministegravere delʼEnseignement supeacuterieur de la Recherche et de lʼInnovation Directeurs de thegravese ValeacuterieStambouli Valeriestambouli-senegrenoble-inpfr LMGP 3 Parvis Louis Neacuteel Grenoble INPMINATEC BP 257 38 016 Grenoble cedex 1 Tel 04 56 52 93 35 Nicolas SpinelliNicolasSpinelliuniv-grenoble-alpesfr DCM Universiteacute Grenoble Alpes Bacirctiment NanoBio Campus570 rue de la Chimie BP 53 38041 Grenoble Cedex 09 Tel 04 56 52 08 33 Co-encadrants Edwige Bano (IMEP) Ceacuteline Ternon (LMGP) Mireille Mouis (IMEP)

Laboratoire FMNT IMEP-LaHc LMGPCode CEA IMEPLaHC-30052017-CMNEContact banominatecgrenoble-inpfr

CONCEPTION ET REacuteALISATION DE SPECTROMEgraveTRES INFRAROUGESCOMPACTS BASEacuteS SUR LA MODULATION EacuteLECTRO-OPTIQUE ET LrsquoOPTIQUEGUIDEacuteE EN CONFIGURATION SWIFTS-GABOR (THEgraveSE)



SUJET DE THESE POUR CONTRAT DOCTORALFLECHE EEATS Laboratoires Institut de Planeacutetologie et drsquoAstrophysique de Grenoble (IPAG)Institut de Micro-eacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique et Laboratoire drsquoHyperfreacutequenceset Caracteacuterisation (IMEP-LAHC) Directeur de thegravese Guillermo Martin (IPAG) 04 76 63 52 76 (HDR 63) Co-encadrant(s) eacuteventuel(s) Alain Morand (IMEP-LAHC) 04 56 52 94 86 (HDR 63)Sujet (titre) Conception et reacutealisation de spectromegravetres infrarouges compacts baseacutes sur lamodulation eacutelectro-optique et lrsquooptique guideacutee en configuration SWIFTS-GaborDescription du projet Il srsquoagit de concevoir reacutealiser et caracteacuteriser un spectromegravetre optiqueinteacutegreacutee pour les applications en spectroscopie proche IR agrave tregraves haute reacutesolution Le principe estdrsquoinjecter le signal sur deux entreacutees opposeacutees drsquoun guide multimode (N modes) puis de seacuteparer enN guides monomode (typ N=16) A lrsquoendroit de la diffeacuterence de marche nulle se forme le paquet defranges qui va ecirctre eacutechantillonneacute par des sillons ou des nanoplots drsquoor deacuteposeacutes agrave la surface Lesignal extrait est alors dirigeacute vers un deacutetecteur qui a typiquement un pixel pitch de 10um Pourcompenser le sous-eacutechantillonnage des eacutelectrodes en amont permettent de moduler la diffeacuterence dephase et ainsi drsquoameacuteliorer lrsquoeacutechantillonnage (voir Fig 1) Par ailleurs les plots drsquoeacutechantillonnageseront des antennes eacutetudieacutees pour optimiser la directiviteacute du flux vers le deacutetecteur car dans le casdes deacutetecteurs IR la zone de deacutepleacutetion eacutetant relativement enterreacutee on est en effet obligeacute de seacuteparerles centres drsquoeacutechantillonnage de lrsquoordre de 100um pour eacuteviter la diaphonie Le multiplexage en 16canaux permet drsquoune part de compenser ce grand deacutecalage en passif puis la modulation eacutelectro-optique permet de deacuteplacer finement les franges sous chacun des centres

Fig1 Scheacutema du concept SWIFTS-Gabor Le signal agrave injecter est injecteacute simultaneacutement par deuxentreacutees opposeacutees Les eacutelectrodes permettent de faire varier la phase relative entre les entreacutees maisaussi de compenser des variations statiques de la diffeacuterence de marche nulle La zone de plotsSWIFTS permet drsquoeacutechantillonner la frange blanche et rayonner le signal vers le deacutetecteur (agrave laverticale du dessin) On fait ainsi un spectromegravetre hybride spatial-temporel pour augmenterlrsquoeacutetendue spectrale tout en gardant une tregraves grande reacutesolution spectrale (typ 1000nm drsquoeacutetendue etR=20000) ce qui est un veacuteritable progregraves pour reacutepondre aux besoins des spectromegravetres compactspour des missions spatiales ou porteacutees sur drone qui sont piloteacutees ou envisageacutees notamment parlrsquoeacutequipe Planeto au sein de lrsquoIPAG Pour comparaison les projets drsquoinstruments spatiaux commeSPICAM-IR (resp OMEGA) comportent des spectromegravetres avec R=1000 et eacutetendue 1-17um (respR=3000 et eacutetendue 05-5um) et notamment des poids tregraves conseacutequents (OMEGA 30kg) Avecnotre concept de spectromegravetre compact nous envisageons de multiplier par 10 la reacutesolutionspectrale obtenir une eacutetendue spectrale de lrsquoordre de 1000nm centreacutee sur 155um tout en assurantun poids reacuteduit (lt1kg) pour lrsquoensemble composant et deacutetecteur Leacutetudiant(e) devra travailler surdiffeacuterents aspects -Etude du meilleur compromis multiplexage spatial-temporel pour optimiser lerapport signalbruit (distribution du flux sur diffeacuterents canaux) tout en diminuant autant quepossible le besoin de modulation eacutelectro-optique (pour limiter la tension de modulation et donc la

consommation eacutelectrique la taille des eacutelectrodes) -Lrsquooptimisation de la geacuteomeacutetrie et la distributiondes sillons diffusants En collaboration avec Alain Morand de lrsquoIMEP-LaHC lrsquoeacutetudiant prendra enmain les simulations permettant de modeacuteliser la diffusion drsquoun sillon unique en fonction de sescaracteacuteristiques opto-geacuteomeacutetriques et de la longueur drsquoonde Des pheacutenomegravenes collectifs seronteacutetudieacutes pour accroicirctre la directiviteacute des antennes et reacuteduire lrsquoangle drsquoeacutemission des sillons diffusantsqui sont aujourdrsquohui un des inconveacutenients majeurs dans nos structures geacuteneacuterant de la diaphonieentre les diffeacuterents points drsquoeacutemission -Au niveau technologique lrsquoeacutetudiant concevra et caracteacuteriseradiffeacuterents guides drsquoonde et interfeacuteromegravetres qui seront reacutealiseacutes avec nos collegravegues de FEMTO-ST agraveBesanccedilon speacutecialistes du Niobate de Lithium Les composants seront testeacutes agrave la fois agrave lrsquoIPAG et agravelrsquoIMEP-LaHC ougrave des bancs de caracteacuterisation optique dans le proche et moyen IR sont disponiblesLa structure qui sera reacutealiseacutee est celle correspondant agrave la figure 1 notamment en fabricant desnano-sillons pour extraire le flux contenu dans le guide Il devra aussi valider lrsquoassociationmeacutecanique de la puce colleacutee sur le capteur en cours de test actuellement Argumentaire Notreobjectif est dexplorer la spectroscopie sur-puce qui permet drsquoavoir un instrument tregraves compactfavorable agrave une opeacuteration embarqueacutee (drone ou cubesat) Baseacute sur notre expeacuterience sur latechnologie SWIFTS adapteacute agrave haute reacutesolution spectrale en mode Fourier Transform Spectrometernous proposons deacutetudier le concept Gabor qui nrsquoest aujourdacutehui pas exploiteacute alors qursquoil permetdrsquoavoir accegraves agrave la frange centrale et surtout drsquoeacuteviter les problegravemes de saturation lorsqursquoon regardeles franges colleacutees au miroir dans le mode Lippmann Dans ce concept le signal transporteacute par desguides drsquoonde est diffracteacute via des discontinuiteacutes dieacutelectriques peacuteriodiques (nanoplots ounanosillons) deacuteposeacutes agrave la surface Ce concept nrsquoutilise aucun systegraveme dimagerie permettant derecueillir le signal directement dans le deacutetecteur et limitant les problegravemes drsquoalignement optique etsensibiliteacute aux vibrations Ceci permet drsquoaller vers des applications spatiales avec des volumes etpoids tregraves reacuteduits (lt1dm3 lt1kg) Ce projet est drsquoautant plus drsquoactualiteacute que dans le cadre duCentre Spatial Universitaire Grenoblois un premier projet de satellite (ATISEZeGrenSat) estdestineacute agrave reacutealiser un instrument interfeacuteromeacutetrique pour lrsquoeacutetude des aurores boreacuteales baseacute sur leconcept du prisme agrave eacutechelon (SPOCONERA) Notre objectif serait de proposer assez rapidementnotre spectromegravetre au CSUG pour une premiegravere deacutemonstration en vol du concept Des discussionssont actuellement en cours avec des collegravegues du CEA-Leti pour reacutecupeacuterer des matrices 625x512pour ce genre de projet Enfin ce travail de miniaturisation est essentiel dans le cadre desdeacuteveloppements drsquointerfeacuteromegravetres optiques inteacutegreacutes baseacutes sur Niobate de Lithium que nous menonsen collaboration avec S Lacour au LESIA (Projet FIRSTLITHIUM) ougrave lrsquoobjectif est de valider lefonctionnement drsquoun interfeacuteromegravetre agrave 2 Teacutelescopes (jonction Y achromatique) dans un Nanosat

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-19052017-PHOTOContact morandminatecinpgfr

OPTIMISATION DE STRUCTURES DIFFRACTIVES POUR DES APPLICATIONSEN SEacuteCURITEacute VISUELLE (THEgraveSE)



SUJET DE THESE POUR CONTRAT DOCTORAL FINANCE(Agence Nationale de la Recherche) Laboratoires Institut de Micro-eacutelectroniqueElectromagneacutetisme et Photonique et Laboratoire drsquoHyperfreacutequences et Caracteacuterisation (IMEP-LaHC) Directeur de thegravese Alain Morand (IMEP-LaHC) alainmoranduniv-grenoble-alpesfrMaitre de confeacuterences HDR (04 56 52 94 86 ou 04 76 82 53 73) Co-encadrant(s) eacuteventuel(s) Pierre Benech (IMEP-LaHC) benechminatecgrenoble-inpfr Professeur HDR 63 (04 56 52 9838) Description du projet Suite agrave lrsquoaugmentation des risques dans les eacutechanges de biens et depersonnes tels que le terrorisme les trafics ou la contrefaccedilon il devient essentiel de disposer desystegravemes drsquoauthentifications seacutecuriseacutes que ce soient sur des documents drsquoidentiteacutes des billets debanque ou de voyagehellip Ces dispositifs doivent ecirctre faciles agrave controcircler crsquoest la raison pour laquelleles systegravemes mettant en œuvre la perception visuelle sont particuliegraverement adapteacutes Pour celadrsquoimportants efforts doivent se focaliser sur la reacutealisation de structures optiques complexes difficilesagrave copier et ayant une reacuteponse visuelle seacutelective en couleur Cette reacuteponse peut ecirctre diffeacuterentesuivant si lrsquoanalyse se fait en transmission ou en reacuteflexion ou suivant la rotation du support Leprojet ANR dans lequel se deacuteroule cette thegravese propose drsquoassocier les compeacutetences techniques drsquounesocieacuteteacute speacutecialiseacutee dans la reacutealisation de systegravemes holographiques fabriqueacutes agrave grande eacutechelle et lescompeacutetences en modeacutelisation du laboratoire IMEP-LaHC Le but est drsquooptimiser des systegravemesexistants ou de deacutevelopper de nouveaux concepts de structures pour reacutepondre agrave la demande desnouveaux systegravemes seacutecuriseacutes attendus En prenant en compte les possibiliteacutes technologiquesindustrielles lrsquoeacutetudiant devra ameacuteliorer et deacutevelopper des codes numeacuteriques existants dans lelaboratoire permettant de modeacuteliser des structures peacuteriodiques 2D dans un premier temps puis 3DLrsquooutil de reacutefeacuterence sur lequel le travail va se deacuterouler est la RCWA (Rigourous Coupled WaveAnalysis) qui permet de simuler la reacuteponse en transmission et en reacuteflexion drsquoune structure complexepeacuteriodique

Dans un premier temps le travail consistera agrave se familiariser avec lrsquooutil existant codeacute enMatlab ou en Python Il devra utiliser ce code pour simuler des structures de reacutefeacuterence de lasocieacuteteacute partenaire du projet qui permettront de confronter les mesures expeacuterimentales auxcalculs de notre meacutethode mais aussi drsquoautres meacutethodes numeacuteriques utiliseacutees par drsquoautrespartenaires du projetDans un deuxiegraveme temps lrsquoeacutetudiant devra ameacuteliorer le modegravele pour augmenter lespotentialiteacutes du code afin de modeacuteliser des modes drsquoexcitation plus complexes (excitationconique par exemple) ou des structures constitueacutees de guides dieacutelectriques et de filmsmeacutetalliques pour avoir des reacutesonances plasmoniques Des ameacuteliorations seront notammentrequises pour la simulation de structures de formes non lamellaires en introduisant enparticulier des couches meacutetalliquesLe laboratoire veut aussi chercher agrave associer latechnologie du partenaire industriel de ce projet avec la technologie drsquooptique inteacutegreacutee surverre propre au laboratoire Le partenaire industriel a en effet agrave disposition diffeacuterentessolutions rendant possible la reacutealisation de structures peacuteriodiques complexes totalementoriginales sur des guides de surface en verre En effet elle ouvre la porte agrave la reacutealisation destructures peacuteriodiques avec des rapports de forme et des peacuteriodes difficilement atteignablesavec les technologies actuelles du laboratoire La validation de cette association pourrait ecirctredans un premier temps la reacutealisation de filtres reacutejecteurs de longueur drsquoonde compacts en

reacutealisant des miroirs de Bragg dans le visible Il sera donc demandeacute agrave lrsquoeacutetudiant de reacutealiser lesguides permettant cette association de participer aux discussions pour finaliser les proceacutedeacutesde reacutealisation puis ensuite de caracteacuteriser les composants reacutealiseacutes afin de valider lrsquohybridationdes deux technologies Les outils de modeacutelisation permettant de concevoir ces structuresseront les mecircmes que ceux utiliseacutes preacuteceacutedemment A la fin de cette eacutetape lrsquoeacutetudiant sera forcede proposition pour concevoir des composants nouveaux fruits de cette associationThegravemesabordeacutes - modeacutelisation numeacuterique avec la RCWA etou la meacutethode diffeacuterentielle -programmation en Matlab et surtout en Python - travail en salle blanche pour la reacutealisation deguides en optique inteacutegreacutee sur verre - caracteacuterisation de guides optiques sur des bancsdrsquoinjection speacutecifiquesThegravese avec un financement ANR sur 3 ans Deacutebut de la thegravese au plustard 092017

Laboratoire IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-21032017-PHOTOContact alainmoranduniv-grenoble-alpesfr

VERS UNE MEILLEURE COMPREacuteHENSION DE LrsquoINHIBITION DE LACROISSANCE BACTEacuteRIENNE PAR VOIE ELECTROMAGNEacuteTIQUE (PROJETMICROBELEC) (STAGE)



Stage de PFE ou deMaster - 2017

Vers une Meilleure compreacutehension de lrsquoInhibition de la CROissance Bacteacuterienne par voieELECtromagneacutetique (Projet MICROBELEC) Mots-cleacutes Electromagneacutetisme deacutecontaminationmicrobienne meacutecanismes drsquoinhibition de croissance modeacutelisation numeacuterique Lieux - Institut deMicroeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique - Laboratoire dHyperfreacutequences et deCaracteacuterisation(IMEP-LaHC) Minatec ndash Grenoble - 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLECedex 1 LrsquoInstitut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique - LaboratoiredHyperfreacutequences et de Caracteacuterisation (IMEP-LAHC httpimep-lahcgrenoble-inpfr) uniteacute mixtede recherche (CNRSGrenoble INPUJFUniversiteacute de Savoie) de 180 personnes dont les sujets derecherche concernent la micro et la nanoeacutelectronique la photonique les microondes Lrsquoeacutequipe seracomposeacutee de P Xavier PR de lUGA et de D Rauly MCF en charge des aspects modeacutelisationnumeacuterique E Chamberod MCF en 61egraveme section de lrsquoIUT1 de Grenoble apportera en outre sonexpertise en instrumentation - Institut des Geacuteosciences de lrsquoEnvironnement (IGE UGA-CNRS-IRD-G-INP) 70 rue de la Physique Bacirctiment OSUG B BP 53 38 041 GRENOBLE Cedex 09 LrsquoInstitut desGeacuteosciences de lrsquoEnvironnement (fusion du LTHE et du LGGE au 01012017httpwwwige-grenoblefr) Uniteacute Mixte de recherche (CNRSGrenoble-INPIRDUJF) de 220personnes dont les activiteacutes de recherche concernent les interrelations entre la variabiliteacute du climatle cycle de lrsquoeau et lrsquoenvironnement LrsquoIGE est lrsquoun des laboratoires phares au niveau franccedilais enhydrologie Lrsquoeacutequipe sera composeacutee drsquoun DR CNRS (J Martins) et drsquoun AI CNRS en microbiologie etbiochimie (E Vince) Ils ont des compeacutetences reconnues dans le domaine de la microbiologie et labiogeacuteochimie dans le champ des interactions entre microorganismes les milieux naturels (sols eteaux) et les polluants mineacuteraux et organiques Lrsquoeacutequipe a accegraves agrave des moyens drsquoeacutetudesmicrobiologiques dans les conditions extrecircmes (Plateau MOME Envirhocircnalp) Encadrants XAVIERPascal xavieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569 RAULY Dominique dominiqueraulyuniv-grenoble-alpesfr 0476825366 MARTINS Jean jeanmartinsuniv-grenoble-alpesfr0476635604 CHAMBEROD Eric ericchamberoduniv-grenoble-alpesfr 0476825371 Profildu candidat Bac+5 en ingeacutenierie biomeacutedicale Le candidat devra avoir une formationdrsquoeacutelectronique ou de physique appliqueacutee et de biologie Deacutebut du stage 1er feacutevrier 2017 Date defin fin juillet 2017 1 Contexte scientifique et objectifs Dans la bataille contre ledeacuteveloppement de microorganismes (pathogegravenes ou non) dans des contextes sanitairesagroalimentaires ou industriels outre le processus curatif le plus ancien de pasteurisation(chauffage) neacutecessitant de grandes quantiteacutes deacutenergie les meacutethodes actuelles sont des actionsmeacutecaniques (brossage) et lrsquoaction de produits chimiques polluants acide aceacutetique soude peroxydedhydrogegravene dioxyde de chlore Malheureusement certaines souches sont devenues tregraves reacutesistantesagrave ces deacutesinfectants Il faut eacutegalement prendre garde agrave ce que ces produits agressifs nrsquoaltegraverent pasles installations industrielles Lutilisation de moyens physiques pour la deacutecontamination des eauxnrsquoa eacuteteacute exploreacutee que depuis moins drsquoun siegravecle Le courant eacutelectrique continu ou alternatif bassefreacutequence drsquointensiteacute relativement faible a drsquoabord eacuteteacute prouveacute comme eacutetant efficace Ce proceacutedeacute aeacuteteacute signaleacute il y a plus de cinquante ans avec de nombreux rapports ulteacuterieurs La plupart des

articles de la litteacuterature sur le sujet porte sur lameacutelioration de lefficaciteacute des antibiotiques contreles micro-organismes par lapplication de courants continus faibles un pheacutenomegravene appeleacute ldquoeffetbioeacutelectriquerdquo (Blenkinsopp 1992 Costerton 1994 Giladi 2008) Plusieurs meacutecanismes ont eacuteteacuteproposeacutes pour cette inhibition leacutelectrolyse la production de deacuteriveacutes toxiques et de radicaux libreslieacutes aux eacutelectrodes ou la modification du pH De plus lrsquoapplication drsquoun champ eacutelectrique pulseacute deforte amplitude a eacuteteacute utiliseacutee comme effet non thermique pour lrsquoinhibition de la croissancebacteacuterienne avec comme inconveacutenient majeur le pheacutenomegravene drsquoeacutelectro-poration Les champseacutelectromagneacutetiques agrave haute freacutequence (au-dessus du MHz) mais de faibles amplitudes (lt1 Vcm) onteacuteteacute signaleacutes degraves les anneacutees 2000 comme un moyen drsquoameacuteliorer la sensibiliteacute des bacteacuteries auxantibiotiques ou pour diminuer leur nombre mecircme en lrsquoabsence dun antibiotique (Asami 2002 Bai2006 Caubet 2004) En exploitant cette ideacutee entre 2011 agrave 2015 dans le cadre du projet APELBIOissu du programme ECO-INDUSTRIE du Ministegravere de lrsquoIndustrie et porteacute par la PME LEAS encollaboration avec SCHNEIDER ELECTRIC et les 2 laboratoires grenoblois impliqueacutes dans le preacutesentprojet IMEP-LAHC (activiteacute bioeacutelectromagneacutetisme au sein du groupe RFM) et IGE (activiteacutemicrobiologie au sein du groupe HyDRIMZ) nous avons valideacute un concept expeacuterimental innovantnon polluant et eacuteconome en eacutenergie pour la preacutevention de la contamination microbienne en milieuxaqueux Nous avions noteacute que la freacutequence optimale pour laquelle cette inhibition eacutetait maximalesemblait deacutependre du type de bacteacuterie ce qui a eacuteteacute confirmeacute par nos simulations numeacuteriquesutilisant le logiciel COMSOL Multiphysics avec un modegravele eacutelaboreacute par nos soins (Xavier 2017) Nousavons donc eu lrsquoideacutee drsquoutiliser une source de bruit blanc (10kHz-10MHz) agrave la place drsquoune source CWNos reacutesultats meilleurs qursquoavec une source agrave freacutequence fixe se situent agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart internationalet ont meneacute au deacutepocirct drsquoune demande de brevet en mai 2015 Malheureusement les meacutecanismesdrsquoaction fins des ondes sur les cellules bacteacuteriennes conduisant agrave lrsquoinhibition de leur croissance nrsquoontpas pu ecirctre identifieacutes ce qui nrsquoa pas permis drsquooptimiser notre dispositif Crsquoest ce que nousambitionnons de faire dans le cadre du projet MICROBELEC 2 Objectif du stage et questions derecherche traiteacutees Le projet MICROBELECvise ainsi agrave contribuer agrave une meilleure compreacutehensiondes meacutecanismes moleacuteculaires drsquointeraction ondes eacutelectromagneacutetiques ndash cellules dans un contexte dedeacutecontamination microbienne en phase liquide Le projet srsquoappuie sur les travaux reacutecents meneacutesdans le cadre du projet APELBIO citeacute ci-dessus et vise agrave les compleacuteter puisqursquoil cherche agrave identifierles meacutecanismes drsquoaction des ondes eacutelectromagneacutetiques qui permettent de limiter fortement lacroissance de micro-organismes en suspension (bacteacuteries levures et champignonshellip) Lesdiffeacuterentes eacutetapes du travail doctoral seront donc 1 Conception et premiegraveres reacutealisations drsquouninstrument compact couvrant la gamme 10 Hz ndash 50 MHz pour des expeacuterimentations sur pilotes Cetinstrument autonome est baseacute sur la mise en œuvre dun composant DDS en association avec unmicrocontrocircleur Il aura la charge de geacuteneacuterer de maniegravere parfaitement controcircleacutee le bruiteacutelectromagneacutetique permettant la deacutecontamination et alternativement de mesurer lrsquoimpeacutedancedeacutetectant lrsquoeffet deacutecontaminant Un premier prototype a deacutejagrave eacuteteacute deacuteveloppeacute reacutecemment et nous apermis de mener des essais preacuteliminaires avec la bacteacuterie Escherichia coli qui ont meneacute au brevetpreacuteciteacute 2 Tests preacuteliminaires de deacutecontamination en suivant une large palette de conditionsphysiques (balayant des gammes reacutealistes drsquoamplitude et de freacutequence des ondeseacutelectromagneacutetiques) ou biologiques (le type de bacteacuterie eacutetudieacute pourrait influencer les effetseacutelectromagneacutetiques deacutejagrave observeacutes sur E coli nous appliquerons donc nos essais sur une gammedrsquoespegraveces bacteacuteriennes variables par leur cycle de croissance morphologie paroi cellulaireproprieacuteteacutes de surfaces hellip) Drsquoun point de vue expeacuterimental ces essais consisteront agrave traiter descultures cellulaires obtenues dans diffeacuterentes conditions et milieux de cultures et en conditionsnormaliseacutees (mecircmes concentration cellulaire initiale tempeacuterature agitation hellip ) Pour chaque essailes taux de croissance cellulaire et de viabiliteacute (cytomeacutetrie de flux microscopie de fluorescenceqPCR) et la synthegravese drsquoATP (mesureacutee par bioluminescence et refleacutetant lrsquoeacutetat physiologiquecellulaire) seront deacutetermineacutes Les traitements eacutelectromagneacutetiques (tregraves en-dessous des niveauxmenant agrave des effets thermiques) seront effectueacutes sur les modegraveles bacteacuteriens retenus etrepreacutesentatifs de diffeacuterents milieux et contextes (Escherichia coli Pseudomonas sp Salmonella

anatum Listeria sp Bacillus subtilis Listeria innocuahellip) 3 Deacutecouverte de la modeacutelisationnumeacuterique sous COMSOL Multiphysics des meacutecanismes en jeu au niveau moleacuteculaire etmembranaire lors de lrsquoapplication des signaux eacutelectromagneacutetiques de faible intensiteacute Dans nostravaux le modegravele de la bacteacuterie deacuteveloppeacute en interne sur E coli fait appel agrave un modegravele purementpassif et dieacutelectrique la bacteacuterie est vue comme une simple coque dieacutelectrique enfermant du seacuterumphysiologique Ce modegravele a permis notamment de cerner la gamme de freacutequence conduisant agrave uncourant maximum absorbeacute par le microorganisme lorsqursquoune tension alternative eacutetait appliqueacutee aumilieu chargeacute par les bacteacuteries Pour conclure sur le volet laquo modeacutelisation raquo il est agrave noter que toutesces opeacuterations de simulation sont susceptibles de conduire agrave lrsquoeacutelaboration drsquoun scheacutema eacutelectriqueeacutequivalent Cette deacutemarche permettra gracircce agrave une eacutetude amont systeacutematique baseacutee sur COMSOLMultiphysics de traiter des cas geacuteneacuteraux plus simplement en utilisant des outils gratuits sur lemarcheacute (citons par ex le logiciel SPICE) 3 Reacutefeacuterences Reacutefeacuterences bibliographiques desproposants Xavier P D Rauly E Chamberod and JMF Martins Theoretical evidence ofmaximum intracellular currents vs frequency in an Escherichia coli cell submitted to AC voltageBioelectromagnet J DOI101002bem22033 Archundia D C Duwig L Spadini G Uzu SGueacutedron MC Morel R Cortez Oswaldo Ramos J Chincheros and JMF Martins Howuncontrolled urban expansion increases the contamination of the Titicaca lake basin (El Alto ndash LaPaz Bolivia) Water Air and Soil Pollution J In press 2017 Navel A L Spadini JMF Martins EVince and I Lamy Soil aggregates as a scale to investigate organic matter versus clay reactivitiestoward metals and protons Accepted with revision Eur J Soil Sci 2017 Archundia D C DuwigF Lehembre S Chiron M-C Morel B Prado M Bourdat-Deschamps E Vince G Flores Aviles andJMF Martins Antibiotic pollution in the Katari subcatchment of the Titicaca Lake majortransformation products and occurrence of resistance genes Sci Total Environ 576 (15) 671ndash6822017 Ivankovic T S Rolland du Roscoat C Geindreau P Seacutechet Z Huang and JMF MartinsDevelopment and evaluation of an experimental and protocol for 3D visualization andcharacterization of bacterial biofilms structure in porous media using laboratory X-Ray Tomography(GBIF-2016-0154) In press Biofouling J Simonin M JMF Martins G Uzu E Vince and ARichaume A combined study of TiO2 nano-particles transport and toxicity on microbial communitiesunder acute and chronic exposures in soil columns DOI 101021acsest6b02415 Environ Sci ampTechnol 50 10693ndash10699 2016 Navel A G Uzu L Spadini S Sobanska and JMF MartinsCombining microscopy with spectroscopic and chemical methods for tracing the origin ofatmospheric fallouts from mining sites J Haz Mat 300 538 2015 Simonin M J P GuyonnetJMF Martins M Ginot and A Richaume Influence of soil properties on the toxicity of TiO2nanoparticles on carbon mineralization and bacterial abundance J Haz Mat 283 529-535 2015 DRauly E Chamberod P Xavier J MF Martins J Angelidis H Belbachir First approach toward amodelling of the impedance spectroscopic behavior of microbial living cells COMSOL ConferenceGrenoble 14-16 Octobre 2015 D Rauly E Chamberod P Xavier J MF Martins J Angelidis HBelbachir Stochastic Approach for EM Modelling of Suspended Bacterial Cells with Non-UniformGeometry amp Orientation Distribution 36egraveme Progress In Electromagnetics Research Symposium(PIERS 2015) Prague (Reacutep Tchegraveque) 06-09072015 Reacutefeacuterences citeacutees dans le sujet Asami K2002 Characterization of biological cells by dielectric spectroscopy Journal of Non-CrystallineSolids 305(1ndash3)268ndash277 Blenkinsopp A E Khoury and J W Costerton Electrical Enhancement ofbiocide efficay against Pseudomonas aeruginosa biofilms Applied and Environmental Microbiology Appl Environ Microbiol November 1992 5811 3770-3773 Bai W Zhao KZ Asami K 2006Dielectric properties of E coli cell as simulated by the three-shell spheroidal model BiophysicalChemistry 122 136ndash142 Caubet R Pedarros-Caubet F Chu M Freye E de Beleacutem Rodrigues MMoreau JM Ellison WJ 2004 A radio frequency electric current enhances antibiotic efficacy againstbacterial biofilms Antimicrobial Agents and Chemotherapy 48(12)4662-4664 Costerton JW Ellis BLam K Johnson F Khoury AE 1994 Mechanism of electrical enhancement of efficacy of antibioticsin killing biofilm bacteria Antimicrobial Agents and Chemotherapy 38(12)2803-2809 Giladi MPorat Y Blatt A Wasserman Y Kirson ED Dekel E Palti Y 2008 Microbial growth inhibition by

alternating electric fields Antimicrobial Agents Chemotherapy 52(10)3517ndash3522 Guineacute V SpadiniL Muris M Sarret G Delolme C Gaudet JP Martins JMF 2006 Zinc Sorption to cell wallcomponents of three gram-negative bacteria a combined titration Modelling and EXAFS studyEnviron Sci Technol 40 1806-1813


VERS UNE MEILLEURE COMPREacuteHENSION DE LrsquoINHIBITION DE LACROISSANCE BACTEacuteRIENNE PAR VOIE ELECTROMAGNEacuteTIQUE (PROJETMICROBELEC) (THEgraveSE)



Proposition de SUJET DE THESE -SEPTEMBRE 2017

Vers une Meilleure compreacutehension de lrsquoInhibition de la CROissance Bacteacuterienne par voieELECtromagneacutetique (Projet MICROBELEC) Mots-cleacutes Electromagneacutetisme deacutecontaminationmicrobienne meacutecanismes drsquoinhibition de croissance modeacutelisation numeacuterique Lieux - Institut deMicroeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique - Laboratoire dHyperfreacutequences et deCaracteacuterisation (IMEP-LaHC) Minatec ndash Grenoble - 3 parvis Louis Neacuteel BP 257 38 016 GRENOBLECedex 1 LrsquoInstitut de Microeacutelectronique Electromagneacutetisme et Photonique - LaboratoiredHyperfreacutequences et de Caracteacuterisation (IMEP-LaHC httpimep-lahcgrenoble-inpfr) uniteacute mixtede recherche (CNRSGrenoble INPUJFUniversiteacute de Savoie) de 180 personnes dont les sujets derecherche concernent la micro et la nanoeacutelectronique la photonique les microondes Lrsquoeacutequipe seracomposeacutee de P Xavier PR de lUGA et de D Rauly MCF en charge des aspects modeacutelisationnumeacuterique E Chamberod MCF en 61egraveme section de lrsquoIUT1 de Grenoble apportera en outre sonexpertise en instrumentation - Institut des Geacuteosciences de lrsquoEnvironnement (IGE UGA-CNRS-IRD-G-INP) 70 rue de la Physique Bacirctiment OSUG B BP 53 38 041 GRENOBLE Cedex 09 LrsquoInstitut desGeacuteosciences de lrsquoEnvironnement (fusion du LTHE et du LGGE au 01012017httpwwwige-grenoblefr) Uniteacute Mixte de recherche (CNRSGrenoble-INPIRDUJF) de 220personnes dont les activiteacutes de recherche concernent les interrelations entre la variabiliteacute du climatle cycle de lrsquoeau et lrsquoenvironnement LrsquoIGE est lrsquoun des laboratoires phares au niveau franccedilais enhydrologie Lrsquoeacutequipe sera composeacutee drsquoun DR CNRS (J Martins) et drsquoun AI CNRS en microbiologie etbiochimie (E Vince) Ils ont des compeacutetences reconnues dans le domaine de la microbiologie et labiogeacuteochimie dans le champ des interactions entre microorganismes les milieux naturels (sols eteaux) et les polluants mineacuteraux et organiques Lrsquoeacutequipe a accegraves agrave des moyens drsquoeacutetudesmicrobiologiques dans les conditions extrecircmes (Plateau MOME Envirhocircnalp) Directeur de thegravese XAVIER Pascal xavieruniv-grenoble-alpesfr 0456529569 Co-directeur de thegravese MARTINSJean jeanmartinsuniv-grenoble-alpesfr 0476635604 Financement allocation doctorale derecherche (DEMANDE agrave faire en MARS-AVRIL 2017) Profil du candidat Bac+5 en ingeacutenieriebiomeacutedicale Le candidat devra avoir une formation drsquoeacutelectronique ou de physique appliqueacutee et debiologie Le travail proposeacute est tregraves complet et formateur car il allie CAO reacutealisation de circuitsmodeacutelisation multiphysique et tests microbioliques expeacuterimentaux

1 Contexte scientifique et objectifs

Dans la bataille continue contre le deacuteveloppement de microorganismes (pathogegravenes ou non) dansdes contextes sanitaires agroalimentaires ou industriels outre le processus curatif le plus ancien depasteurisation (chauffage) neacutecessitant de grandes quantiteacutes deacutenergie les meacutethodes actuelles sontdes actions meacutecaniques (brossage) et lrsquoaction de produits chimiques polluants acide aceacutetiquesoude peroxyde dhydrogegravene dioxyde de chlore Lindustrie fromagegravere est par exemple lun des plusgros utilisateurs de chlore Malheureusement certaines souches sont devenues tregraves reacutesistantes agrave cedeacutesinfectant Il faut eacutegalement prendre garde agrave ce que ces produits agressifs nrsquoaltegraverent pas les

installations industrielles Lutilisation de moyens physiques pour la deacutecontamination des eaux nrsquoaeacuteteacute exploreacutee que depuis moins drsquoun siegravecle Le courant eacutelectrique continu ou alternatif bassefreacutequence drsquointensiteacute relativement faible a drsquoabord eacuteteacute prouveacute comme eacutetant efficace Ce proceacutedeacute aeacuteteacute signaleacute il y a plus de cinquante ans avec de nombreux rapports ulteacuterieurs La plupart desarticles de la litteacuterature sur le sujet porte sur lameacutelioration de lefficaciteacute des antibiotiques contreles micro-organismes par lapplication de courants continus faibles un pheacutenomegravene appeleacute ldquoeffetbioeacutelectriquerdquo (Blenkinsopp 1992 Costerton 1994 Giladi 2008) Plusieurs meacutecanismes ont eacuteteacuteproposeacutes pour cette inhibition leacutelectrolyse la production de deacuteriveacutes toxiques et de radicaux libreslieacutes aux eacutelectrodes ou la modification du pH De plus lrsquoapplication drsquoun champ eacutelectrique pulseacute deforte amplitude a eacuteteacute utiliseacutee comme effet non thermique pour lrsquoinhibition de la croissancebacteacuterienne avec comme inconveacutenient majeur le pheacutenomegravene drsquoeacutelectro-poration Les champseacutelectromagneacutetiques agrave haute freacutequence (au-dessus du MHz) mais de faibles amplitudes (lt1 Vcm) onteacuteteacute signaleacutes degraves les anneacutees 2000 comme un moyen drsquoameacuteliorer la sensibiliteacute des bacteacuteries auxantibiotiques ou pour diminuer leur nombre mecircme en lrsquoabsence dun antibiotique (Asami 2002 Bai2006 Caubet 2004) En exploitant cette ideacutee entre 2011 agrave 2015 dans le cadre du projet APELBIOissu du programme ECO-INDUSTRIE du Ministegravere de lrsquoIndustrie et porteacute par la PME LEAS encollaboration avec SCHNEIDER ELECTRIC et les 2 laboratoires grenoblois impliqueacutes dans le preacutesentprojet IMEP-LAHC (activiteacute bioeacutelectromagneacutetisme au sein du groupe RFM) et IGE (activiteacutemicrobiologie au sein du groupe HyDRIMZ) nous avons valideacute un concept expeacuterimental innovantnon polluant et eacuteconome en eacutenergie pour la preacutevention de la contamination microbienne en milieuxaqueux Nous avions noteacute que la freacutequence optimale pour laquelle cette inhibition eacutetait maximalesemblait deacutependre du type de bacteacuterie ce qui a eacuteteacute confirmeacute par nos simulations numeacuteriquesutilisant le logiciel COMSOL Multiphysics avec un modegravele eacutelaboreacute par nos soins (Xavier 2017) Nousavons donc eu lrsquoideacutee drsquoutiliser une source de bruit blanc (10kHz-10MHz) agrave la place drsquoune source CWNos reacutesultats meilleurs qursquoavec une source agrave freacutequence fixe se situent agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart internationalet ont meneacute au deacutepocirct drsquoune demande de brevet en mai 2015 Malheureusement les meacutecanismesdrsquoaction fins des ondes sur les cellules bacteacuteriennes conduisant agrave lrsquoinhibition de leur croissance nrsquoontpas pu ecirctre identifieacutes ce qui nrsquoa pas permis drsquooptimiser notre dispositif Crsquoest ce que nousambitionnons de faire dans le cadre de ce projet de thegravese 2 Objectif geacuteneacuteral et questions derecherche traiteacutees Ce travail doctoral vise ainsi agrave contribuer agrave une meilleure compreacutehension desmeacutecanismes moleacuteculaires drsquointeraction ondes eacutelectromagneacutetiques ndash cellules dans un contexte dedeacutecontamination microbienne en phase liquide Le projet srsquoappuie sur les travaux reacutecents meneacutesdans le cadre du projet APELBIO citeacute ci-dessus et vise agrave les compleacuteter puisqursquoil cherche agrave identifierles meacutecanismes drsquoaction des ondes eacutelectromagneacutetiques qui permettent de limiter fortement lacroissance de micro-organismes en suspension (bacteacuteries levures et champignonshellip) Lesdiffeacuterentes eacutetapes du travail doctoral seront donc 1 Conception et reacutealisation drsquoun instrumentcompact couvrant la gamme 10 Hz ndash 50 MHz pour des expeacuterimentations sur pilotes Cet instrumentautonome est baseacute sur la mise en œuvre dun composant DDS en association avec unmicrocontrocircleur Il aura la charge de geacuteneacuterer de maniegravere parfaitement controcircleacutee le bruiteacutelectromagneacutetique permettant la deacutecontamination et alternativement de mesurer lrsquoimpeacutedancedeacutetectant lrsquoeffet deacutecontaminant Un premier prototype a deacutejagrave eacuteteacute deacuteveloppeacute reacutecemment et nous apermis de mener des essais preacuteliminaires avec la bacteacuterie Escherichia coli qui ont meneacute au brevetpreacuteciteacute La conception et la reacutealisation de lrsquoinstrument RF est lrsquoune des compeacutetences principales delrsquoIMEP-LAHC La deacutetection in situ de lrsquoefficaciteacute de la deacutecontamination passe par une mesure de bio-impeacutedance de la solution contenant les microorganismes Ce dernier sujet a depuis de nombreusesanneacutees donneacute lieu agrave quantiteacute de brevets et de travaux nous savons quels eacutecueils eacuteviter pourconstruire un dispositif compact et insensible aux effets drsquoeacutelectrodes 2 Tests de deacutecontaminationreacutealiseacutes selon un plan drsquoexpeacuterience preacutealablement deacutefini en suivant une large palette de conditionsphysiques (balayant des gammes reacutealistes drsquoamplitude et de freacutequence des ondeseacutelectromagneacutetiques) chimiques (ambiance geacuteochimique variable en termes de composition et forceionique de la solution qui ont un effet important sur les proprieacuteteacutes de surface des cellules vivantes

comme leur potentiel zeacuteta ou leur eacutetat disperseacute ou agglomeacutereacute pouvant potentiellement moduler leseffets eacutelectromagneacutetiques) et biologiques (le type de bacteacuterie eacutetudieacute pourrait influencer les effetseacutelectromagneacutetiques deacutejagrave observeacutes sur E coli nous appliquerons donc nos essais sur une gammedrsquoespegraveces bacteacuteriennes variables par leur cycle de croissance morphologie paroi cellulaireproprieacuteteacutes de surfaces hellip) Pendant la premiegravere anneacutee de thegravese le doctorant eacutetablira donc un plandrsquoexpeacuterience rigoureux et fiable qui devra permettre de tester tous les facteurs initialementidentifieacutes comme preacutepondeacuterants dans le processus drsquoinhibition de la croissance biologique Drsquounpoint de vue expeacuterimental ces essais consisteront agrave traiter des cultures cellulaires obtenues dansdiffeacuterentes conditions et milieux de cultures et en conditions normaliseacutees (mecircmes concentrationcellulaire initiale tempeacuterature agitation hellip ) Pour chaque essai les taux de croissance cellulaire etde viabiliteacute (cytomeacutetrie de flux microscopie de fluorescence qPCR) et la synthegravese drsquoATP (mesureacuteepar bioluminescence et refleacutetant lrsquoeacutetat physiologique cellulaire) seront deacutetermineacutes Les traitementseacutelectromagneacutetiques (tregraves en-dessous des niveaux menant agrave des effets thermiques) seront effectueacutessur les modegraveles bacteacuteriens retenus et repreacutesentatifs de diffeacuterents milieux et contextes (Escherichiacoli Pseudomonas sp Salmonella anatum Listeria sp Bacillus subtilis Listeria innocuahellip) Desessais avec des meacutelanges cellulaires seront eacutegalement meneacutes Dans ce cas des approches debiologie moleacuteculaire seront mises en oeuvre pour le suivi des effets des ondes eacutelectromagneacutetiques empreinte geacuteneacutetiques et quantification cellulaire par qPCR 3 Compreacutehension et modeacutelisationnumeacuterique sous COMSOL Multiphysics des meacutecanismes en jeu au niveau moleacuteculaire etmembranaire lors de lrsquoapplication des signaux eacutelectromagneacutetiques de faible intensiteacute Dans nostravaux anteacuterieurs le modegravele de la bacteacuterie deacuteveloppeacute en interne eacutetait simple Il srsquoagit maintenantdrsquoaffiner ce modegravele numeacuterique sans viser toutefois la complexiteacute des modegraveles eacutelaboreacutes utiliseacutes enbiologie de synthegravese en suivant deux voies parallegraveles agrave savoir la modeacutelisation des microorganismesdrsquoune part et celle de leur environnement drsquoautre part Le couplage et la confrontation des reacutesultatsde modeacutelisation et de suivis microbiologiques des essais de deacutecontamination devraient permettredrsquoidentifier les principaux meacutecanismes drsquoaction des ondes sur les cellules vivantes Pour ce quiconcerne la partie environnementale nous souhaitons modeacuteliser de faccedilon reacutealiste le comportementdes solutions nutritives dans lesquelles sont plongeacutes les microorganismes en tenant compte entermes de conduction eacutelectrique et de polarisation dieacutelectrique des divers composants de cessolutions Par ailleurs la modeacutelisation du milieu fait intervenir lrsquoeacutetude fine de lrsquointerface auvoisinage de lrsquoeacutelectrode qursquoil srsquoagira de traiter numeacuteriquement avec lrsquooutil eacutelectrochimique dulogiciel La seconde grande partie du travail de modeacutelisation proposeacute concerne le microorganismelui-mecircme Nous souhaitons poursuivre la deacutemarche qui a preacutevalu dans nos travaux anteacuterieurs Ainsilrsquoeacutetude preacutealablement meneacutee sur E coli a fait appel jusqursquoagrave preacutesent agrave un modegravele purement passif etdieacutelectrique la bacteacuterie eacutetait vue comme une simple coque dieacutelectrique enfermant du seacuterumphysiologique Ce modegravele a permis notamment de cerner la gamme de freacutequence conduisant agrave uncourant maximum absorbeacute par le microorganisme lorsqursquoune tension alternative eacutetait appliqueacutee aumilieu chargeacute par les bacteacuteries Plusieurs ameacuteliorations srsquoavegraverent aujourdrsquohui neacutecessaires pouraffiner la compreacutehension du pheacutenomegravene Tout drsquoabord il convient de prendre en compte la preacutesencedes charges (le plus souvent protoniques) mises en jeu dans la bacteacuterie que celles-ci soient au reposou en mouvement la bacteacuterie devient un systegraveme actif En second lieu il sera neacutecessaire deprendre en compte les pheacutenomegravenes de vibrations meacutecaniques intervenant notamment au niveaumembranaire car ceux-ci contribuent eacutegalement agrave des deacuteplacements de charge agrave la creacuteation dechamp eacutelectromagneacutetiques ou au couplage avec des champs exteacuterieurs Pour conclure sur le volet laquomodeacutelisation raquo il est agrave noter que toutes ces opeacuterations de simulation sont susceptibles de conduire agravelrsquoeacutelaboration drsquoun scheacutema eacutelectrique eacutequivalent Cette deacutemarche permettra gracircce agrave une eacutetudeamont systeacutematique baseacutee sur COMSOL Multiphysics de traiter des cas geacuteneacuteraux plus simplementen utilisant des outils gratuits sur le marcheacute (citons par ex le logiciel SPICE) 3 Compeacutetencesacquises pendant la thegravese et conditions dencadrement Le caractegravere transdisciplinaire de cesujet de thegravese garantit au doctorant lacquisition de compeacutetences dans des domaines aussi varieacutesque la conception en instrumentation eacutelectronique analogique et numeacuterique les tests en

microbiologie la modeacutelisation numeacuterique multi-physique par eacuteleacutements finis compeacutetences qui serontfortement valorisables dans son CV Tous les mateacuteriels neacutecessaires au bon avancement des travauxsont deacutejagrave preacutesents au sein des deux laboratoires partenaires Leacutequipe dencadrement est composeacuteedun professeur dUniversiteacute et dun Directeur de Recherche CNRS accompagneacutes de deux Maicirctresde confeacuterences plus speacutecialiseacutes sur les aspects instrumentaux et de modeacutelisation 4 Reacutefeacuterences Reacutefeacuterences bibliographiques des proposants Xavier P D Rauly E Chamberod and JMFMartins Theoretical evidence of maximum intracellular currents vs frequency in an Escherichia colicell submitted to AC voltage Bioelectromagnet J DOI101002bem22033 Archundia D C DuwigL Spadini G Uzu S Gueacutedron MC Morel R Cortez Oswaldo Ramos J Chincheros and JMFMartins How uncontrolled urban expansion increases the contamination of the Titicaca lake basin(El Alto ndash La Paz Bolivia) Water Air and Soil Pollution J In press 2017 Navel A L Spadini JMFMartins E Vince and I Lamy Soil aggregates as a scale to investigate organic matter versus clayreactivities toward metals and protons Accepted with revision Eur J Soil Sci 2017 Archundia DC Duwig F Lehembre S Chiron M-C Morel B Prado M Bourdat-Deschamps E Vince G FloresAviles and JMF Martins Antibiotic pollution in the Katari subcatchment of the Titicaca Lake majortransformation products and occurrence of resistance genes Sci Total Environ 576 (15) 671ndash6822017 Ivankovic T S Rolland du Roscoat C Geindreau P Seacutechet Z Huang and JMF MartinsDevelopment and evaluation of an experimental and protocol for 3D visualization andcharacterization of bacterial biofilms structure in porous media using laboratory X-Ray Tomography(GBIF-2016-0154) In press Biofouling J Simonin M JMF Martins G Uzu E Vince and ARichaume A combined study of TiO2 nano-particles transport and toxicity on microbial communitiesunder acute and chronic exposures in soil columns DOI 101021acsest6b02415 Environ Sci ampTechnol 50 10693ndash10699 2016 Navel A G Uzu L Spadini S Sobanska and JMF MartinsCombining microscopy with spectroscopic and chemical methods for tracing the origin ofatmospheric fallouts from mining sites J Haz Mat 300 538 2015 Simonin M J P GuyonnetJMF Martins M Ginot and A Richaume Influence of soil properties on the toxicity of TiO2nanoparticles on carbon mineralization and bacterial abundance J Haz Mat 283 529-535 2015 DRauly E Chamberod P Xavier J MF Martins J Angelidis H Belbachir First approach toward amodelling of the impedance spectroscopic behavior of microbial living cells COMSOL ConferenceGrenoble 14-16 Octobre 2015 D Rauly E Chamberod P Xavier J MF Martins J Angelidis HBelbachir Stochastic Approach for EM Modelling of Suspended Bacterial Cells with Non-UniformGeometry amp Orientation Distribution 36egraveme Progress In Electromagnetics Research Symposium(PIERS 2015) Prague (Reacutep Tchegraveque) 06-09072015 Reacutefeacuterences citeacutees dans le sujet Asami K2002 Characterization of biological cells by dielectric spectroscopy Journal of Non-CrystallineSolids 305(1ndash3)268ndash277 Blenkinsopp A E Khoury and J W Costerton Electrical Enhancement ofbiocide efficay against Pseudomonas aeruginosa biofilms Applied and Environmental Microbiology Appl Environ Microbiol November 1992 5811 3770-3773 Bai W Zhao KZ Asami K 2006Dielectric properties of E coli cell as simulated by the three-shell spheroidal model BiophysicalChemistry 122 136ndash142 Caubet R Pedarros-Caubet F Chu M Freye E de Beleacutem Rodrigues MMoreau JM Ellison WJ 2004 A radio frequency electric current enhances antibiotic efficacy againstbacterial biofilms Antimicrobial Agents and Chemotherapy 48(12)4662-4664 Costerton JW Ellis BLam K Johnson F Khoury AE 1994 Mechanism of electrical enhancement of efficacy of antibioticsin killing biofilm bacteria Antimicrobial Agents and Chemotherapy 38(12)2803-2809 Giladi MPorat Y Blatt A Wasserman Y Kirson ED Dekel E Palti Y 2008 Microbial growth inhibition byalternating electric fields Antimicrobial Agents Chemotherapy 52(10)3517ndash3522 Guineacute V SpadiniL Muris M Sarret G Delolme C Gaudet JP Martins JMF 2006 Zinc Sorption to cell wallcomponents of three gram-negative bacteria a combined titration Modelling and EXAFS studyEnviron Sci Technol 40 1806-1813


Contact pascalxavieruniv-grenoble-alpesfr

INNOVATION PLASTRONIQUE ELABORATION DE FONCTIONS DECOMMUNICATION SANS FIL PAR IMPRESSION DrsquoENCRES FONCTIONNELLESLORS DE LA MISE EN FORME 3D DE BOITIERS PLASTIQUES (THEgraveSE)



Sujet de thegravese de doctorat Innovation Plastronique Elaboration de fonctions decommunication sans fil par impression drsquoencres fonctionnelles lors de la mise en forme 3D

de boitiers plastiques

MOTS-CLES DU PROFIL DEMANDE Mateacuteriaux rheacuteologie de fluides complexes physicochimiedes surfaces et interfaces proceacutedeacutes de deacutepocirct proprieacuteteacutes eacutelectromagneacutetiques transformation desmatiegraveres plastiques Systegravemes communicants circuits pour les communications sans fil capteurseacutelectromagneacutetisme modeacutelisation multi-physique modeacutelisation eacutelectromagneacutetique

CONTEXTE Ce travail de thegravese srsquoinscrit dans le cadre drsquoune chaire industrielle financeacutee pour unedureacutee de cinq ans par la fondation Grenoble INP Ce projet ambitieux vise agrave explorer les nouvellestechnologies durables et bas coucirct drsquoimpression et drsquoencres fonctionnelles pour la reacutealisation defonctions de communications sans fils en 3-dimensions agrave lrsquointeacuterieur de boicirctiers plastiques (coffretseacutelectriques interrupteurs hellip) Les partenaires du projet sont deux laboratoires de lrsquouniversiteacuteGrenoble Alpes ainsi que lrsquoentreprise internationale Schneider Electric speacutecialiste du managementde lrsquoeacutenergie Le travail demandeacute est pluridisciplinaire impliquant des connaissances en rheacuteologiedes mateacuteriaux physico-chimie des surfaces et interfaces permettant lrsquoeacutelaboration par proceacutedeacutesdrsquoimpression de systegravemes de communication sans fil nouvelle geacuteneacuteration depuis leur conceptionjusqursquoagrave leur modeacutelisation

PROFIL DU CANDIDAT De formation preacutefeacuterentiellement physique appliqueacutee le candidat devraaborder des aspects agrave la fois mateacuteriaux (rheacuteologie physicochimie hellip) et modeacutelisationeacutelectromagneacutetique et multi-physique mais eacutegalement eacutelectroniques (systegravemes communicantscapteurs) Il devra faire preuve de grande curiositeacute et savoir construire une base de connaissanceslarges avec lrsquoappui de lrsquoensemble des compeacutetences constitueacutees par Schneider eacutelectrique et de deuxlaboratoires Grenoblois de renommeacutee internationale De par lrsquoambition du sujet proposeacute ledoctorant sera ameneacute agrave preacutesenter ses travaux dans les grands congregraves internationaux et agrave publierdans des revues majeures des domaines abordeacutes

REMUNERATION 2200 euro brut mois

CONTACTS Nadegravege Reverdy-Bruas (Grenoble INP) nadegereverdypagoragrenoble-inpfr Tan-Phu Vuong (Grenoble INP) Tan-PhuVuongminatecgrenoble-inpfr

Laboratoire IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-29102016-RFMContact Tan-PhuVuongminatecgrenoble-inpfr

CONCEPTION DE CIRCUITS EacuteLECTRONIQUE ET RF 3D EN IMPRESSIONNUMEacuteRIQUE POUR DES APPLICATIONS laquo SYSTEgraveMES COMMUNICANTS raquo(THEgraveSE)



Sujet de thegravese de doctorat Conception de circuits eacutelectronique et RF 3D en impressionnumeacuterique pour des applications laquo systegravemes communicants raquo

MOTS CLES Electronique imprimeacutee rheacuteologie de fluides complexes physicochimie des surfaceset interfaces proceacutedeacutes de deacutepocirct proprieacuteteacutes eacutelectromagneacutetiques transformation des matiegraveresplastiques

Systegravemes communicants modeacutelisation eacutelectromagneacutetique modeacutelisation multi-physique circuitspour les communications sans fil HF et RF capteurs antennes composants RF 3D

CONTEXTE Ce travail de thegravese srsquoinscrit dans le cadre de la Chaire industrielle MINT financeacuteepour une dureacutee de cinq ans par la Fondation Grenoble INP Les partenaires du projet sont deuxlaboratoires de renommeacutee internationale de lrsquouniversiteacute Grenoble Alpes ainsi que lrsquoentrepriseinternationale Schneider Electric speacutecialiste du management de lrsquoeacutenergie Ce projet ambitieux viseagrave explorer les nouvelles technologies durables et bas coucirct drsquoimpression drsquoencres fonctionnelles pourla reacutealisation de fonctions de communication sans fils en 3-Dimensions agrave lrsquointeacuterieur de boicirctiersplastiques (coffrets eacutelectriques interrupteurshellip) Suite aux travaux preacuteliminaires drsquoun post-doctorant sur les proceacutedeacutes conventionnels ndash tels que la seacuterigraphie ndash et leur adaptation agravelrsquoimpression directe sur les substrats thermoplastiques de Schneider Electric le candidatsrsquoattachera agrave deacutevelopper les proceacutedeacutes numeacuteriques dans une mecircme deacutemarche - Caracteacuterisation etadaptation du proceacutedeacute aux substrats 2D puis 3D - Adaptation drsquooutils drsquoimpression directe -Conception de circuits eacutelectroniques pour lrsquoIoT et RF en 2D et 3D - Caracteacuterisation des dispositifseacutelaboreacutes dans une optique de fiabiliteacute et longeacuteviteacute

Le travail demandeacute est pluridisciplinaire impliquant des connaissances acquises ou qursquoil faudradeacutevelopper drsquoune part en rheacuteologie des mateacuteriaux physico-chimie des surfaces et interfaces etdrsquoautre part dans le domaine de la conception de circuits eacutelectronique et RF Ces compeacutetencespermettront le deacuteveloppement par proceacutedeacutes drsquoimpression de circuits eacutelectronique 3D et systegravemesde communication sans fil nouvelle geacuteneacuteration depuis leur conception jusqursquoagrave la reacutealisation et lacaracteacuterisation

PROFIL DU CANDIDAT De formation preacutefeacuterentiellement physique appliqueacutee le candidat devraaborder des aspects agrave la fois mateacuteriaux (rheacuteologie physicochimiehellip) modeacutelisationeacutelectromagneacutetique et multi-physique mais eacutegalement eacutelectroniques (systegravemes communicantscapteurs antennes) Il devra faire preuve drsquoune grande curiositeacute du fait de lrsquoaspect pluridisciplinairedu travail proposeacute Il devra savoir construire une base de connaissances large agrave la fois en theacuteoriemais eacutegalement en pratique avec lrsquoappui de lrsquoensemble des compeacutetences constitueacutees par SchneiderElectric et des deux laboratoires Grenoblois De par lrsquoambition du sujet proposeacute le doctorant seraameneacute agrave preacutesenter ses travaux dans les grands congregraves internationaux et agrave publier dans des revuesmajeures des domaines abordeacutes REMUNERATION 2200 euro brut mois CONTACTS

Nadegravege Reverdy-Bruas (Grenoble INPLGP2) nadegereverdypagoragrenoble-inpfr Tan-PhuVuong (Grenoble INPIMEP-LaHC) Tan-PhuVuongminatecgrenoble-inpfr

Laboratoire IMEP-LaHcCode CEA IMEPLaHC-29102016-RFMContact Vuongtminatecgrenoble-inpfr

TECHNIQUES DE CARACTEacuteRISATION DU BLINDAGE EacuteLECTROMAGNEacuteTIQUE20KHZ-3GHZ (THEgraveSE)



Niveau du candidat Master 2 ou ingeacutenieur Dureacutee 3 ans Domaines de compeacutetences Electromagneacutetisme Microondes Laboratoire de recherche IMEP-LaHC Universiteacute GrenobleAlpes Lieu de thegravese Laboratoire IMEP-LaHC Plateforme Pheline ndash CSTB 24 rue Joseph Fourier38400 St Martin drsquoHegraveres Theacutematique Blindage nouvelle geacuteneacuteration agrave base de techniques textileset polymegraveres pour des applications avioniques Directeurs de Thegravese Directeur FabienNdagijimana professeur Universiteacute Grenoble Alpes Codirecteur Emmanuel Pistono Maitre deConfeacuterences Universiteacute Grenoble Alpes Description Theacutematique contexte objectifs Dans le cadredrsquoun projet FUI NEXTGEN dont lrsquoobjectif est la conception drsquoun blindage nouvelle geacuteneacuteration agrave basede techniques textiles et polymegraveres pour des applications avioniques nous proposons une thegravese surla caracteacuterisation du blindage des mateacuteriaux deacuteveloppeacutees dans les diffeacuterentes eacutetapes du projet Leblindage est indispensable au niveau des cacircbles et systegravemes de communication afin drsquoassurer lacohabitation des systegravemes de forte puissance les systegravemes faibles signaux et les systegravemes hautesfreacutequences dans les milieu confineacutes comme lrsquoaeacuteronautique lrsquoautomobile le ferroviaire etcLrsquoaffaiblissement ou efficaciteacute de blindage mesureacutes sur des mateacuteriaux de blindage deacutepend de laforme (plan ou gaine) de la bande de freacutequence et de la meacutethode utiliseacutee Plusieurs techniquesexistantes avec des performances diffeacuterentes

Cellule coaxiale eacutechantillons plan champ eacutelectrique radial bande de freacutequence DC-3 GHz Absorbing clamp eacutechantillons en forme de gaine champ eacutelectrique radial freacutequence 20 MHzndash 1 GHz Impeacutedance de transfert eacutechantillons en forme de gaine champ eacutelectrique radial freacutequencePlusieurs bancs de caracteacuterisation drsquoefficaciteacute de blindage ont deacutejagrave eacuteteacute deacuteveloppeacutes agravelrsquoIMEPLaHC (sur la plateforme Pheline) Mesure deacutechantillons plans Cellule coaxiale DC-2GH Cellule guide donde (WR40 18GHz -27 GHz) Mesure deacutechantillons gaine Pince absorbante ndash absorbing clamp (30MHz ndash 1GHz) Cellule TEM actuelle (DC300MHz) Travail demandeacute au doctorant Le travail du doctorantsera drsquoabord de valider les bancs de caracteacuterisation existants et drsquoeffectuer les essais sur leseacutechantillons fournis par les partenaires En mecircme temps il deacuteveloppera les nouveaux bancs decaracteacuterisation ainsi que les eacutetudes theacuteoriques permettant de correacuteler les reacutesultats desdiffeacuterentes meacutethodes Il participera activement agrave la reacutedaction des rapports du projet ainsiquaux preacutesentations des reacutesultats aux partenaires Les eacutetapes de la thegravese 1 Etudebibliographique sur les solutions de mesure 2 Deacuteveloppement dune cellule TEM de DC1GHz3 Comparaison des solutions de test defficaciteacute de blindage sur les solutions existantescompreacutehension de la probleacutematique 4 Preacutediction de lefficaciteacute de blindage en gaine agrave partirdun blindage plan fonction de transfert empirique 5 Mettre en place un banc triaxial demesure drsquoimpeacutedance de transfert jusquagrave 1 GHz 6 Preacutediction de lefficaciteacute de blindage engaine agrave partir dune impeacutedance de transfert fonction de transfert empirique agrave comparer avecles reacutesultats du doctorant du Laboratoire Hubert Curien (LabHC) 7 Caracteacuterisation desnouveaux mateacuteriaux proposeacutes dans le consortium (blindages plan puis gaine) Le travail serareacutealiseacute en eacutetroite collaboration avec le laboratoire LabHC (St Etienne) partenaire du projetNextGen

Laboratoire IMEP-LaHc

Code CEA IMEPLaHC-22112016-RFMContact Fabienndagijimanaunv-grenoble-alpesfr

VERS UNE RUPTURE TECHNOLOGIQUE DES PROCEacuteDEacuteS PLASMA POUR LANANOSTRUCTURATION DE LA MATIEgraveRE AVEC UNE PREacuteCISION SUB-NANOMEacuteTRIQUE (THEgraveSE)


Offre ndegPARGON-LTM-201610

Pour les nœuds technologiques CMOS avanceacutes sub-20nm lrsquoindustrie du semi-conducteur fait face agraveun deacutefi sans preacuteceacutedent qui est de structurer la matiegravere dans des gammes de dimensionsnanomeacutetriques avec une preacutecision sub-nanomeacutetrique sans endommagement Lrsquoapproche dite laquo topdown raquo qui combine une eacutetape de lithographie suivie drsquoune eacutetape de gravure par plasma estclassiquement utiliseacutee pour usiner la matiegravere et ainsi reacutealiser les dispositifs CMOS Le problegraveme estque les technologies plasma actuelles ne permettent plus de reacutepondre aux exigences de laminiaturisation En effet la synergie ionradicaux crsquoest-agrave-dire le bombardement simultaneacute dessurfaces agrave graver par des flux de radicaux et drsquoions qui reacutegit les meacutecanismes de gravure plasmaconventionnelle conduisent agrave la formation de couches reacuteactives rugueuses eacutepaisses de quelquesnanomegravetres sur la surface des mateacuteriaux agrave graver qui compromettent le controcircle de la gravure agravelrsquoeacutechelle sub-nanomeacutetrique Le CNRS-LTM a reacutecemment proposeacute un nouveau concept de gravuretotalement reacutevolutionnaire qui repose sur deux eacutetapes autolimiteacutees qui deacutecouplent lrsquoaction desradicaux et des ions La premiegravere eacutetape consiste en une modification du mateacuteriau par des ions creacuteeacutespar un plasma capacitif drsquoHe ou drsquoH2 Cette eacutetape est autolimiteacutee dans le sens ougrave lrsquoeacutepaisseurmodifieacutee est piloteacutee par lrsquoeacutenergie des ions La deuxiegraveme eacutetape est une eacutetape de retrait de la couchemodifieacutee par des radicaux geacuteneacutereacutes par un plasma haute pression downstream Ces radicaux vontreacuteagir avec la couche modifieacutee en formant des sels qui seront sublimeacutes par chauffage du substratCette eacutetape est autolimiteacutee car les sels ne se formeront qursquoagrave partir de la couche preacutealablementmodifieacutee par les ions Theacuteoriquement ce nouveau concept de gravure est capable de graver unmateacuteriau de maniegravere ultra seacutelective par rapport agrave lui-mecircme et les autres mateacuteriaux en preacutesence degraver la matiegravere de maniegravere anisotrope de par la directionnaliteacute des ions tout en preacuteservantlrsquointeacutegriteacute des surfaces (stœchiomeacutetrie et rugositeacute) Applied Materials partenaire industriel du LTM-CNRS a deacuteveloppeacute reacutecemment un prototype de reacuteacteur disposant de deux modes defonctionnement (plasma capacitif et plasma downstream) permettant de mettre en œuvre ceconcept Ce prototype est actuellement installeacute sur la plateforme de gravure du LTM Lrsquoobjectif de lathegravese est drsquoeacutetudier les meacutecanismes impliqueacutes dans les deux eacutetapes du concept de gravure afin debacirctir une expertise sur ce nouveau proceacutedeacute de gravure et de prouver qursquoil permet de lever leslimitations des proceacutedeacutes standards La reacuteussite du projet de thegravese permettra de reacutepondre auxbesoins des futures geacuteneacuterations des dispositifs CMOS mais aussi agrave toutes les applications quineacutecessitent une nano-structuration de la matiegravere sans endommagement Cette recherche srsquoappuierasur les compeacutetences en proceacutedeacute de gravure plasma du LTM-CNRS et les compeacutetences decaracteacuterisation de mateacuteriaux du SCMC-Leti Localisation La thegravese se deacuteroulera au sein duLaboratoire des Technologies de la Microeacutelectronique (LTM) du CNRS lieacute agrave lrsquoUniversiteacute de GrenobleAlpes situeacute sur le site du CEA-LETI-MINATEC agrave Grenoble Elle se fera en eacutetroite collaboration avecle laboratoire de caracteacuterisation des mateacuteriaux le SCMC du CEA-Leti

Laboratoire IMEP-LaHcCode CEA PARGON-LTM-201610Contact erwinepargonceafr

FABRICATION MODEacuteLISATION ET CARACTEacuteRISATION DE TRANSDUCTEURSMEacuteCANIQUES Agrave BASE DE NANOFILS PIEacuteZOEacuteLECTRIQUES (THEgraveSE)


Offre ndegIMEP-Lahc-20161305-CMNE

Mots clefs Nanotechnologies Nano fils Pieacutezoeacutelectriciteacute Physique du semi-conducteur ettechnologie modeacutelisation multi-physique nanogeacuteneacuterateur reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie Description duprojet Les dispositifs agrave base de nanofils attirent actuellement un inteacuterecirct croissant au sein de lacommunauteacute scientifique internationale car le caractegravere unidimensionnel (1D) leur confegravere desproprieacuteteacutes (eacutelectriques meacutecaniques) uniques Ces proprieacuteteacutes sont exploiteacutees avantageusementpour diffeacuterentes applications de type capteurs et systegravemes de reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie Cette thegravese sefocalise sur la transduction meacutecanique agrave eacutelectrique utilisant un mateacuteriau composite agrave basede nanofils de ZnO Des nanogeacuteneacuterateurs (Figure 1) baseacutees sur ce principe sont actuellementdeacuteveloppeacutes agrave lrsquoIMEP-LaHC [1][2] en partenariat avec plusieurs laboratoires et industriels en Franceet agrave lrsquoeacutetranger (par exemple LMGP INL CEALETI Georgia Tech Korea UnivSTMicroelectronicshellip) Ce projet agrave la fois theacuteorique et expeacuterimental a trois objectifs principaux Ledeacuteveloppement de modegraveles multi-physiques Des meacutethodes analytiques ou utilisant la meacutethod deseacuteleacutements finis ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes preacutealablement dans notre eacutequipe pour deacutecrire la conversiondrsquoeacutenergie dans les nanofils individuels et dans les transducteurs agrave base de nanofils pour dessollicitations meacutecaniques diffeacuterentes La nouveauteacute sera de tenir en compte le caractegravere semi-conducteur du nanofil les eacutetats de surface et les effets non-lineacuteaires qui sont suspecteacutes drsquoaffecter lesperformances des dispositifs Ces reacutesultats nous permettront une meilleure compreacutehension despheacutenomegravenes mis en jeu et de leur poids respectif et nous permettra de deacutegager des pistesdoptimisation des dispositifs Fabrication Des nanofils de ZnO seront fabriqueacutes en collaborationavec diffeacuterents partenaires (LMGP INLhellip) Ces nanofils seront inteacutegreacutes dans des composites sur dessubstrats flexibles et rigides agrave lrsquoIMEP-LaHC Caracteacuterisation Ces transducteurs rigides etflexibles seront caracteacuteriseacutes gracircce agrave des bancs de test speacutecifiques deacuteveloppeacutes agrave lrsquoIMEP-LaHC Lameacutethodologie et les techniques seront ameacutelioreacutees pendant la thegravese Un objectif important du projetsera drsquoeacutetudier la fiabiliteacute de ces transducteurs Eventuellement leur performances seront compareacutes agravedrsquoautres solutions (par exemple les couches minces ou drsquoautres meacutecanismes de transductionmeacutecaniqueeacutelectrique) Lrsquoanalyse des reacutesultats expeacuterimentaux et theacuteoriques permettra de mieuxcomprendre ce meacutecanisme de transduction agrave lrsquoeacutechelle nanomeacutetrique et drsquoameacuteliorer lrsquoefficaciteacute deconversion LeLa doctorantdoctorante beacuteneacuteficiera drsquoun cadre de collaboration deacutejagrave eacutetabli et auralrsquoopportuniteacute de contribuer agrave des projets nationaux et Europeacuteen lieacutes agrave la reacutecupeacuteration drsquoeacutenergie Cesujet de thegravese suivra la proceacutedure de recrutement seacutelective de lrsquoeacutecole doctorale EAATS delrsquoUniversiteacute Grenoble Alpes Reacutefeacuterences [1] R Tao G Ardila L Montes and M Mouis Nanoenergy 14 p62-76 2015 [2] S Lee R Hinchet Y Lee Y Yang Z-H Lin G Ardila L Montes MMouis Z L Wang Adv Funct Mater 24 p 1163-1168 2014 Deacutetails Compeacutetences souhaiteacutespour le doctorat - Formation en eacutelectroniquephysique ou sciences de mateacuteriaux - Connaissances debase en technologie de salle blanche - Des connaissances de base en techniques de caracteacuterisationeacutelectrique seront appreacutecieacutees - Une expeacuterience en MEMSNEMS sera aussi appreacutecieacutee -Connaissances de base en outils de simulation (logiciels drsquoeacuteleacutements finishellip) Encadrants GustavoARDILA Mireille MOUIS Financement Bourse Ministeacuterielle (salaire net 136780euromois) Deacutebut dela thegravese OctobreNovembre 2016 Dureacutee 3 ans Date limite de candidature 31052016Laboratoire de recherche IMEP-LAHC MINATEC Grenoble LrsquoIMEP-LAHC est localiseacute dans lecentre drsquoinnovation de Minatec Il collabore avec plusieurs grands industriels (ST-MicroelectronicsSOITEC etc) et centres microeacutelectroniques preacuteindustriels (LETI LITEN IMEC Tyndall) LeLadoctorantdoctorante travaillera au sein du groupe Composant MicroNanoElectronique

Nanostructures amp Nanosystegravemes Inteacutegreacutes et aura accegraves aux plateformes technologiques (salleblanche) et de caracteacuterisation du laboratoire Contacts Gustavo ARDILA 0456529532

Laboratoire IMEP-LaHcCode CEA IMEP-Lahc-20161305-CMNEContact ardilargminatecgrenoble-inpfr

FABRICATION ET CARACTEacuteRISATION DE SOURCE OPTIQUE III-V EacutePITAXIEacuteESUR SILICIUM (THEgraveSE)


Offre ndegBARON_LTM_201610

La demande croissante de performances en terme de transmission de donneacutees que ce soit pour desliaisons agrave grande distance ou des interconnexions inter puce ou intra puce est un deacutefi majeur pourles industries de la microeacutelectronique et des teacuteleacutecommunications Baseacutees sur les transmissionsoptiques dans la gamme IR le domaine des teacuteleacutecoms a rejoint celui de la micro-eacutelectronique par lavoie du Silicium Ainsi depuis une dizaine drsquoanneacutee la photonique sur silicium (Silicon-Photonics)srsquoest imposeacutee comme un nouveau paradigme La neacutecessiteacute drsquoabaisser les coucircts de fabrication et ainsidrsquooptimiser lrsquointeacutegration des fonctions optiques a pousseacute le deacuteveloppement de circuit agrave base demateacuteriaux III-V partageacute avec des plaquettes Silicium Le Silicium offrira un systegraveme miniaturiseacute deguide optique alimenteacute par des sources Lasers III-V Infra-rouge (l=13 microm agrave 15 microm) directementreporteacutees Lrsquoapproche habituellement choisie consiste en un collage moleacuteculaire drsquoun composant agravebase de semiconducteurs III-V sur un substrat SOI-preacutealablement structureacute afin de guider lalumiegravere Lrsquoonde optique circule ainsi des caviteacutes III-V vers le circuit photonique Si Reacutecemment unnouveau scheacutema drsquointeacutegration se deacuteveloppe il srsquoagit drsquoeacutelaborer directement les composants III-V surles substrats de Silicium par heacuteteacuteroeacutepitaxie Plusieurs challenges sont agrave reacutesoudre afin drsquoobtenir unesource laser III-V directement eacutepitaxieacutee sur silicium notamment reacuteduire la densiteacute de deacutefautsstructuraux dans les couches actives venant des diffeacuterences de paramegravetre maille de polariteacute et decoefficient drsquoexpansion thermique entre le III-V et le silicium STMicroelectronics associeacute auxlaboratoires du CEALeti et du LTM propose drsquoinvestiguer cette approche tregraves innovante agrave fortpotentiel dans le cadre drsquoune thegravese via un financement CIFRE STMicroelectronics La thegraveseproposeacutee srsquoappuiera ainsi fortement sur le laboratoire du CNRSLTM qui deacuteveloppe depuis 2 ans desnouveaux concepts drsquoeacutepitaxie MOCVD de mateacuteriaux III-V (base AsGa) sur wafer Silicium structureacuteCe sujet drsquoeacutetude permettra de mettre en place une filiegravere drsquoeacutepitaxie III-V sur Silicium dans le but deconcevoir une nouvelle geacuteneacuteration de circuit agrave interconnexions optiques inteacutegreacutes Ce travail de thegraveseconsistera la premiegravere anneacutee agrave identifier les contraintes drsquointeacutegration sur silicium deacutevelopper desstrateacutegies de croissance appliqueacutees aux filiegraveres GaAs et InGaAs et caracteacuteriser des proprieacuteteacutesoptiques de ces couches (photoluminescence hellip) La seconde anneacutee sera focaliseacutee sur lrsquointeacutegrationde ces couches III-V sur Silicium dans une version de composants de type diodes agrave injectioneacutelectrique Enfin en troisiegraveme anneacutee les premiers lasers agrave pompage optique seront fabriqueacutes etcaracteacuteriseacutes Les trois entiteacutes (STMicroelectronics CNRSLTM CEALeti) sont compleacutementairesSTMicroelectronics fournira les substrats Si 300 mm preacute-structureacutes Lrsquoeacutepitaxie seacutelective et lacaracteacuterisation des proprieacuteteacutes structurales seront reacutealiseacutees au CNRSLTM Le design des dispositifsleurs caracteacuterisations eacutelectro-optiques ainsi que les eacutetapes technologiques pour eacutelaboration le lasersur silicium seront traiteacutes au CEA-Leti Lrsquointeacutegration de composants laser III-V directement eacutepitaxieacutessur silicium est un sujet innovant et ambitieux et le candidat pourra srsquoappuyer sur les expertises deacutejagravepreacutesentes

Laboratoire LTMCode CEA BARON_LTM_201610Contact thierrybaronceafr

SIMULATION ATOMISTIQUE POUR PROCEacuteDEacuteS DE GRAVURE PLASMAAVANCEacuteS APPLICATION Agrave LA GRAVURE ONO DES PRODUITS MEacuteMOIRESFLASH (THEgraveSE)


Offre ndeg20160627-STLTM-01

Utiliseacutee dans les eacutetapes de fabrication des produits meacutemoires flash la gravure ONO dieacutelectriqueinter polysilicium consiste agrave graver un empilement de couches ultrafines avec une preacutecisionnanomeacutetrique (ex un oxyde de 36A avec arrecirct sur nitrure puis un nitrure de 42A avec arrecirct suroxyde et enfin 40A drsquoune couche de 100A drsquooxyde) Le travail de thegravese consistera agrave modeacuteliser etsimuler la gravure de ces mateacuteriaux par un nouveau concept (couche atomique par couche atomiqueou de type laquo smartetch raquo) afin de permettre agrave terme drsquoobtenir un meilleur controcircle de la gravuredes dieacutelectriques fins Une meacutemoire flash a une structure similaire agrave celle drsquoun transistor MOSauquel sont ajouteacutes un oxyde tunnel et une grille flottante en polysilicium audessus du canal Lagrille flottante permet de pieacuteger des charges injecteacutees depuis le canal agrave travers lrsquooxyde tunnel enagissant en puits de potentiel Lrsquoeacutetat de la meacutemoire est alors passant (1) ou non (0) selon si descharges sont pieacutegeacutees ou non dans la grille flottante Lrsquooxyde situeacute entre les deux grilles (ou inter-poly) est quant agrave lui composeacute drsquoune couche oxydenitrureoxyde (ONO) Lrsquoeacutepaisseur de cedieacutelectrique influe notamment sur la vitesse drsquoeacutecriture et drsquoeffacement de la meacutemoire ainsi que surlrsquointensiteacute du courant lu lors des lectures de la meacutemoire La gravure de lONO srsquoeffectuegeacuteneacuteralement en 2 eacutetapes une gravure par plasma gravure segraveche ougrave lrsquoon vient graver lrsquooxydesupeacuterieur le nitrure et une partie de lrsquooxyde infeacuterieur avec un masque de reacutesine suivie dunegravure humide (Hf) qui vise agrave graver lrsquooxyde restant en laissant un eacutetat de surface du silicium intact on eacutevite ainsi le bombardement ionique du silicium ce qui permet une croissance ulteacuterieuredrsquooxyde de bonne qualiteacute eacutelectrique La gravure par plasma de ces couches ultrafines obligecependant agrave utiliser les eacutequipements traditionnels en limite de leur capaciteacute ie agrave tregraves faible tensionbias pour obtenir de tregraves faibles vitesses de gravure avec un controcircle difficile Dans ce contexte ledeacuteveloppement drsquoune approche de gravure de type laquo couche atomique par couche atomique raquo ou laquosmartetch raquo permettrait drsquoobtenir un meilleur controcircle de la gravure de ces dieacutelectriques fins etdonc un proceacutedeacute plus robuste Afin de reacutepondre agrave de tels deacutefis le CNRSLTM travaille sur uneapproche alternative en rupture avec les meacutethodes conventionnelles de gravure plasma qui reposesur deux eacutetapes autolimiteacutees deacutecouplant lrsquoaction des ions et des radicaux Cette meacutethode consistelors dune premiegravere eacutetape agrave exposer et modifier le mateacuteriau agrave graver dans des plasmas ICP ou CCPdrsquohydrogegravene ou drsquoheacutelium Dans une seconde eacutetape le mateacuteriau transformeacute est graveacute de maniegraverepurement chimique par voie humide (Hf) ou par exposition agrave des reacuteactifs gazeux La modificationpreacutealable du mateacuteriau en plasmas H2 ou He est une eacutetape capitale puisque cest elle qui permet enchangeant la structurecomposition du mateacuteriau de le graver (sans plasma) par la suite Lrsquointeacuterecirct decette technique qui a montreacute des reacutesultats prometteurs pour la gravure des espaceurs SiN est depouvoir controcircler preacuteciseacutement les profondeurs modifieacutees et de creacuteer une excellente seacutelectiviteacute entreles couches transformeacutees et non transformeacutees du mateacuteriau La maicirctrise de ces proceacutedeacutes neacutecessitantune compreacutehension approfondie des processus reacuteactionnels mis en jeux le CNRSLTM travaille enparallegravele sur le deacuteveloppement de simulations atomistiques ndash de type Dynamique Moleacuteculaire (MD) ndashcapables de fournir un aperccedilu des meacutecanismes dinteraction plasmasurface agrave leacutechelle atomiqueDans ce contexte le travail de thegravese consistera agrave deacutevelopper des simulations MD pour eacutetudier lessystegravemes SiONHe et SiONH et modeacuteliser la modification des couches oxyde et nitrure en plasmasH2He Ces simulations viseront agrave deacuteterminer la relation entre les fluxeacutenergies des espegraveces (He+Hx+ H) bombardant le substrat et les modifications structurelleschimiques des couches exposeacuteesUn des objectifs sera de comprendre le rocirclecleacute du flux de la nature et de lrsquoeacutenergie des ions dans la

transformation du mateacuteriau et dans limplantation ionique autolimiteacutee (profondeurs modifieacuteesseacutelectiviteacute visagravevis de la partie nonmodifieacutee pheacutenomegravenes de saturation) Au-delagrave de lrsquoaspectfondamental ces simulations devront aider agrave deacutevelopper et optimiser le proceacutedeacuteeacutetape drsquoexpositionplasma (fenecirctres de tension bias puissance source temps de process) selon les objectifs de gravureviseacutes Elles pourront ecirctre confronteacutees aux cas reacuteels de mateacuteriaux modifieacutesgraveacutes via cettetechnologie chez ST ou au CNRS-LTM Profil rechercheacute Le candidat devra avoir de solidescompeacutetences en physique des plasmas ou physique des mateacuteriaux ainsi quun goucirct prononceacute pour ledeacuteveloppement et la programmation informatiques (C++)

Laboratoire LTMCode CEA 20160627-STLTM-01Contact emiliedespiaupujoceafr

find the appropriate dynamic conditions of potential readingimplement a sustainable sensing layer as extended gate for a realistic bio-chemicalapplication

The PhD student will develop the complete chain from device fabrication electrical measurementsin equilibrium and out-of-equilibrium conditions surface functionalization for specific detectionapplications (collaboration with Neacuteel Institute LMGP) The experimental characterization part willbe completed by segments of modeling and simulation allowing the comprehension of physicalphenomena involved and the optimization for the sensor Knowledge and skills required ThisPhD topic belongs mainly to the field of micro-nano-electronics and more precisely to the sensingwith ISFETs fabricated on SOI substrates The candidate must have a solid knowledge of physics ofsemiconductors and devices Electronics of the measurement systems surface functionalizationwould be appreciated The candidate is expected to enjoy experimental work and the development ofadapted measurement protocols Scientific curiosity motivation creativity are mandatory qualitiesin order to take full advantage of the scientific environment of this thesis and to gain excellentexpertise for hisher future career The topic is in the field of applied physics but close to thefundamental physics as well as to the industrial world After the PhD the candidate will easily adaptto both academic and industrial research environments The candidate must have a very goodacademic record with high grades____________________________________________________________________________________________ 1 Won-JuCho Cheol-Min Lim Sensing properties of separative paper-based extended-gate ion-sensitive field-effect transistor for cost effective pH sensor applications Solid-State Electronics Volume 140 pages96-99 2018 2 M Alepidis A Bouchard C Delacour M Bawedin and I Ionica Out-of-EquilibriumBody Potential Measurement on Silicon-on- Insulator With Deposited Metal Contacts in IEEETransactions on Electron Devices vol 67 no 11 pp 4582-4586 2020 3 Alepidis M Ghibaudo GBawedin M amp Ionica I Origin of the Out-of-Equilibrium Body Potential In Silicon on InsulatorDevices With Metal Contacts IEEE Electron Device Letters 42(12) 1834-1837 2021 4 Alepidis MBouchard A Delacour C Bawedin M amp Ionica I Novel pH sensor based on out-of-equilibriumbody potential monitored in silicon on insulator with metal contacts In ECS Meeting Abstracts (No59 p 1589) IOP Publishing 2021

Laboratoire FMNT IMEP-LaHcCode CEA IMEPLAHC-CMNE-25-3-2022Contact IrinaIonicaphelmagrenoble-inpfr









































































































































































































































































































































































































































































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Phone +33 4 56 52 95 67














































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CONTACTS








LIEU ET DUREacuteE







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