Conversion charge-spin dans les isolants topologiques HgTe
L’interface ou la surface d’isolants topologiques contient des états de Dirac qui présentent la propriété particulière de spin-momentum locking qui rend ces systèmes particulièrement attractifs pour le développement de nouveaux effets et applications de spintronique. HgTe contraint est un isolant topologique modèle et de fait un excellent candidat pour la démonstration et le design de composants nouveaux exploitant les propriétés uniques des isolants topologiques. Cette position postdoctorale vise à réaliser la première démonstration expérimentale de la conversion directe charge-spin dans des nanostructures HgTe, et d’utiliser cette conversion pour développer des composants basés sur le transport de spins.
Mise en place des champs de rayonnements de référence pour la radioprotection couvrant le domaine du Cs-137 et du Co-60 à partir d’un accélérateur d’électrons électrostatique
Au cours des dernières années, le LNHB a initié et réalisé un programme de recherche visant à produire un champ de rayonnement photonique de référence en radioprotection pour les hautes énergies (~6 MeV) à partir de son accélérateur médical Saturne 43. Pour ce faire, un ensemble constitué d’une cible et d’un filtre (égalisateur-atténuateur) a été conçu par le LNHB afin de produire à partir du faisceau d’électrons délivré par le LINAC un faisceau de photons de référence.
Il n’existe pas actuellement de dispositif permettant de produire des champs de rayonnements à partir d’un accélérateur dans le domaine d’énergie équivalent Cs-137 et Co-60. Pour mettre en œuvre un programme de recherche dans ce domaine, il est nécessaire de disposer de la technologie de fabrication et d’utilisation des dosimètres absolus pour les photons (chambres d’ionisation à cavité), de déterminer le design de l’ensemble cible-filtre afin de produire le champ de rayonnement photons approprié et de calculer les coefficients de conversion du kerma dans l’air vers les équivalents de dose à partir de la distribution spectrale de la fluence au point d’étalonnage.
Le candidat participera à la construction des chambres d’ionisation à cavité nécessaires à la caractérisation dosimétrique des faisceaux de photons obtenus à partir d’un accélérateur d’électrons ainsi qu’aux mesures sur site. Il sera également en charge des simulations Monte-Carlo pour l’optimisation de l’ensemble cible-filtre égalisateur qui sera utilisé pour produire le faisceau de photons de référence à partir d’un accélérateur électrostatique.
Solution d’accélération combinée logicielle et matérielle pour les algorithmes de recherche opérationnelle
Le but de ce post-doctorat est de préparer la prochaine génération de solveurs RO. Nous proposons donc d’étudier la possibilité de l’accélération matérielle à base de FPGA pour exécuter certains blocs ou la totalité des algorithmes de RO [4,5]. Les blocs pour lesquelles une telle solution n’est pas efficace peuvent être parallélisés et exécutés sur une plate-forme de calcul standard. L’environnement d’exécution proposé correspondra donc à une plateforme de calcul qui intégrera des FPGA. L’accès à cette plateforme nécessitera un ensemble d’outils. Ces outils doivent offrir des fonctionnalités telles que (a) l’analyse et la pré-compilation d’une entrée ou d’un problème ou sous-problème de RO par exemple, (b) le partitionnement HW / SW et l’optimisation de logique dédiée et enfin (c) la génération d’un exécutable logiciel et un bitstream.
La première étape sera donc de trouver les algorithmes de RO qui peuvent se prêtent bien à l’accélération matérielle. Une analyse et une classification des différents algorithmes de RO sont ainsi nécessaires. Nous proposerons ensuite, des méthodologies de partitionnement HW / SW pour les différentes classes d’algorithmes.
Les résultats obtenus seront implémentés pour donner lieu à un prototype de compilation qui à partir d’une instance RO va générer un exécutable logiciel et un bitstream. Ces derniers seront implémentés et exécutés sur une plateforme de calcul munie de FPGA afin d’évaluer le gain en performance et l’impacte sur la consommation énergétique de la solution que nous proposons.
Simulation des phénomènes de noyage dans les PEMFC
La pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est aujourd’hui considérée comme une solution pertinente pour une production d’énergie électrique décarbonée, aussi bien pour des applications transport que stationnaire. La gestion des fluides à l’intérieur de ces piles a un impact important sur leur performance et leur durabilité. Les phénomènes de noyage dus à l’accumulation d’eau liquide sont bien connus pour nuire au fonctionnement des piles, provoquant des chutes de performance et des dégradations pouvant être irréversibles. Avec l’utilisation de canaux de plus en plus fins dans des piles toujours plus compactes, ces phénomènes deviennent de plus en plus fréquents. L’objectif de ce post-doc est de progresser dans la compréhension du noyage dans les PEMFC. Les travaux consisteront à analyser le lien entre les conditions de fonctionnement, le design des canaux et les matériaux utilisés dans les cœurs de pile. Ils seront basés sur une approche de modélisation des écoulements diphasiques à différentes échelles, en commençant par une échelle locale au niveau d’une dent et d’un canal, pour parvenir, via une remontée d’échelle, jusqu’au niveau de la cellule complète. L’étude s’appuiera également sur de nombreux résultats expérimentaux obtenus au CEA ou dans la bibliographie.
Conception d’alliages à Haute entropie (thermodynamique prédictive, Machine learning) et fabrication rapide par frittage SPS
Le travail proposé vise à utiliser des méthodes de fouille de données (réseaux de neurones artificiels, Random Forest, processus Gaussiens) combinée avec la thermodynamique prédictive (méthode CALPHAD) pour découvrir de nouveaux alliages HEA dans le domaine à 6 éléments Fe-Al-Ni-Co-Mo-Cr. Des méthodes expérimentales de densification rapide (frittage assisté par courants électromagnétiques pulsés (SPS pour Spark Plasma Sintering)) et de dispense automatisée de poudre seront utilisées pour la fabrication rapide des compositions identifiées. Des méthodes de caractérisation semi-automatisées permettront d’alimenter des bases de données avec des mesures rapides de propriétés physiques (densité, taille de grains, dureté). La prédiction de propriétés d’usage pour deux cas d’application (corrosion par des sels fondus et propriétés mécaniques pour application structurale) sera réalisée et les alliages correspondant élaborés pour validation expérimentale.
Mise en place d’une plateforme d’apprentissage par démonstration adaptée au cas industriel
Ce projet a pour objectif de développer un démonstrateur intégrant les technologies à l’état de l’art et le tester sur un cas d’usage représentatif du monde industriel. Ce projet s’inscrit dans la grappe globale d’apprentissage par démonstration.
Le démonstrateur sera constitué d’un bras robotique / cobotique couplé à un/des capteurs d’acquisition (type RGBD). Ce dispositif sera positionné dans un espace constitué d’un rack / étagère contenant des objets/pièces de formes et qualités diverses (matières, densités, couleurs …) en face duquel sera disposé un prototype de convoyeur typique d’installations industrielles. L’archétype de tâche à réaliser par le démonstrateur sera de type « pick and place » où un objet devra être récupéré en étagère puis disposé sur le convoyeur.
Ce type de démonstrateur sera plus proche des conditions réelles d’utilisation que les exemples « jouets » utilisés dans le domaine académique.
Ce démonstrateur se focalisera dans un premier temps sur l’opérabilité à court terme basée sur des briques à l’état de l’art de la technologie tant matérielle que logicielle, pour un cas d’usage représentatif du monde industriel.
Il sera donc moins basé sur la modification ou l’évolution des algorithmes utilisés que sur l’adaptation des paramètres, l’ajout de connaissances a priori dépendantes du contexte permettant de réduire l’espace d’entrée, etc.
Contrôle de l’adhésion de composites collés par des techniques ultrasonores non-linéaires
Le CEA-LIST conçoit des méthodes de contrôle non destructives (CND) innovantes dans de nombreux secteurs de l’industrie. De fortes collaborations entre le CEA-LIST et Airbus Group Innovations (AGI) sur la thématique du contrôle non destructif ont conduit à la création d’un laboratoire CEA de CND pour les Applications Aéronautiques (LC2A) au sein des équipes d’Airbus.
Le contrôle des structures composites collées constitue un enjeu majeur pour l’industrie aéronautique. La contamination des surfaces collées, les cycles thermiques ou les sollicitations mécaniques rencontrées par le joint collé peuvent conduire à des propriétés adhésives dégradées auxquels les techniques ultrasonores conventionnelles ne sont pas sensibles. Les méthodes ultrasonores non-linéaires comme par exemple le couplage d’ondes non-colinéaires, la génération d’harmoniques ou l’imagerie non linéaire présentent de fortes potentialités au regard du contrôle de l’adhésion. L’objectif de ce travail postdoctoral consistera à concevoir, mettre au point et évaluer les potentialités de ces techniques pour l’évaluation de l’adhésion des structures composites collées.
Ces travaux qui s’inscrivent dans le cadre d’un programme de recherche européen sur la thématique du collage seront menés au sein du LC2A dans les locaux d’AGI situés à Toulouse. De solides compétences en physique expérimentale, en instrumentation, en méthodes ultrasonores non-linéaires seraient appréciées.
Développement de modèles innovants permettant l’optimisation conjointe technologie/design/système
Le projet dans lequel ce post-doc s’inscrit a pour ambition de proposer une approche nouvelle d’étude et d’optimisation des circuits et des systèmes, en prenant en compte les caractéristiques détaillées des technologies utilisées, des méthodologies de conception et des architectures choisies. L’objectif est de mettre en place une compétence transverse unique d’évaluation des technologies et des architectures, allant au-delà des analyses de type PPA, PPAY, PPAC usuellement utilisées pour évaluer les circuits.
Le sujet du post-doc se concentre sur le développement de modèles simplifiés de dispositifs actifs et passifs, qui constituent les briques de base de la méthodologie d’optimisation robuste qui sera mise en place dans le projet. Les travaux de modélisation des devices actifs auront comme point de départ l’approche développée à l’EPFL, basée sur des expressions analytiques d’invariants mettant en oeuvre le coefficient d’inversion.
Conception de circuit et de systèmes de communication ultra low power pour wake-up radio
Aujourd’hui, il y a une forte demande de développement de systèmes de wake-up radio autonomes dont les performances puissent être adaptées en fonction des besoins de l’application. Il est critique que ces systèmes disposent également d’horloge indépendante et ultra basse consommation. L’objectif du projet proposé est d’exploiter les capacités de la technologie CMOS FD-SOI pour développer ce type de systèmes, en améliorant la consommation et les performances des systèmes au delà de l’état de l’art, grâce aux faibles capacités et au body biasing de la technologie FD-SOI 22nm. Une attention particulière sera accordé à la mise au point de système de synthèse de fréquence à forte efficacité énergétique et faible temps d’établissement. Le candidat travaillera aussi bien sur les aspects systèmes que conception de circuit dans une équipe qui dispose d’une solide expérience sur le sujet
Couches 2D pour Contacts et Empilements de Grille Avancés
Les TMDs (Transition Metal Dicalchogenides, MX2) ayant démontré des propriétés d’intérêt dans de nombreux domaines des nanotechnologies (CMOS, mémoires, capteurs, photonique, etc.), ils apparaissent comme des matériaux prometteurs du fait de leur co-intégration facilitée par leur nature intrinsèque (matériaux de van der Waals) et de leurs propriétés fonctionnelles. Toutefois, leur potentiel applicatif reste incertain du fait de la difficulté à les élaborer dans un environnement nanoélectronique standard tout en en contrôlant leurs propriétés fonctionnelles.
Le candidat cherchera à quantifier les propriétés électriques de différentes couches 2D intégrées dans des structures de test en technologies silicium (TLM, Cross Bridge Kelvin Resistor, MOS Capacitors) pour donner des recommandations d’applications voire effectuer un démonstrateur dispositif.
Il s’agit en l’occurrence de caractériser l’intérêt de ces matériaux non pas en tant que couches de transport, mais comme interfaces permettant d’améliorer :
• La résistivité dans les contacts via Fermi-level depinning.
• Le contrôle de la charge d’inversion du canal par la tension de Grille via un effet de capacité quantique différentielle négative.