Nouveaux matériaux d’électrode pour accumulateur Na-ion
Les accumumulateurs sodium-ion (Na-ion) constituent une alternative au Li-ion traditionnel, notamment sur les critères de coût et de durée de vie. Le Sodium présente en effet des caractéristiques très proches du lithium (élément assez léger et très électronégatif), avec également l’avantage d’être 1000 fois plus répandu que le lithium et d’être peu coûteux. En outre, il semblerait que les mécanismes de vieillissement aux interfaces électrolyte/électrode soient moins rapides que dans le cas du Li-ion.
L’électrochimie du sodium étant assez différente de celle du lithium, et cette technologie restant beaucoup moins étudiée jusqu’à présent, peu de solutions existent en termes d’électrodes positives et négatives. Il est primordial de développer des matériaux adaptés aux contraintes du stockage d’énergie à grande échelle. Le travail de post-doc se focalisera donc sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux matériaux d’électrodes. Ces matériaux devront présenter des caractéristiques cristallographiques adaptées à l’insertion des ions sodium afin d’obtenir des densités d’énergies les plus élevées possibles, et à moindre coût.
Etude de dégazage des résines pour la lithographie avancée
Le sujet proposé est adressé à un candidat de type post doc. Le sujet est réalisé au sein d’un projet concernant le développement de la lithographie avancée multifaisceaux Ebeam. Dans le cadre de ce projet un équipement Ebeam multifaisceau est développé dans un contexte de partenariat international. Il apparait de fortes contraintes de contamination dues au dégazage des résines lors de leur activation par bombardement électronique. Le sujet proposé abordera les études de contamination des optiques de projection suite au dégazage des résines lors de leur bombardement électronique.
Le candidat sera en charge de réaliser des études de dégazages sur différents échantillons de résines en support à l’équipe "dégazage" déjà existante.
Il mettra en oeuvre des méthodologies développées au sein du Leti (mesure de vitesse de pompage, mesure de dégazage, étude de croissance de couche de contaminants)et apportera sa contribution à l’amélioration de ces méthodes. Il supervisera également la réalisation d’objets utiles aux études de dégazage (simulateur d’optique de projection Ebeam) qui seront réalisés au sein de la plate-forme technologique microelectronique du Leti. Le candidat effectuera la caractérisation du faisceau d’électrons de l’équipement de dégazage et pourra être force de proposition pour sont amélioration. Il prendra également en charge l’observation des couches de contaminants au moyen de microscope électronique.
Le candidat évoluera dans le milieu de la lithographie avancée et sera en contact avec des équipes internationales. Il devra maîtriser l’anglais.
Micro-sources d’énergie pour applications biomédicales
On constate ces dernières années un intérêt croissant pour les systèmes sans fil implantables permettant une détection et un contrôle biomédical in vivo. Cependant, ces dispositifs implantés ont des durées d’utilisation limitées par les performances de stockage des batteries nécessitant une intervention chirurgicale régulière pour le remplacement de celles-ci. Dans le cadre du développement de sa nouvelle activité «microsources d’énergie pour le biomédical», le CEA LITEN (Laboratoire d’Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux) renforce son équipe système. Le CEA LITEN développe des systèmes miniaturisés innovants intégrant un composant de récupération d’énergie avec une batterie rechargeable. Ce type de micro-systèmes permettra d’alimenter des dispositifs biomédicaux implantés in vivo, comme par exemple des capteurs de glucose capables de mesurer en temps réel le taux de glucose dans le sang d’une personne diabétique. Le post-doctorant sera en charge de la conception, la réalisation et la caractérisation de démonstrateurs intégrant le dispositif de récupération d’énergie, la batterie et une unité de gestion de puissance. Afin de dimensionner le système, des simulations numériques sont également envisagées, en collaboration avec des ingénieurs spécialisés. La caractérisation des démonstrateurs et les résultats des simulations numériques devront permettre au post-doctorant d’apporter des solutions innovantes pour optimiser le système. Le post-doctorant sera amené à travailler au sein d’une équipe dynamique et multidisciplinaire et aura à interagir fortement avec d’autres ingénieurs (matériaux, électronique, etc.) ce qui nécessitera une ouverture d’esprit et des capacités de communication.
Conception de débitmètre ou viscosimètre MEMS de nouvelle génération
Ce sujet de Post-doc répond à de nombreuses demandes d’industriels pour des débitmètres ou viscosimètres travaillant sur une gamme étendue, moins chers et fonctionnant pour différents types de fluides (liquides ou gaz).
L’objectif ce post-doc est de réfléchir à la conception d’un capteur MEMS permettant la mesure de débit ou de la viscosité de tout type de fluide répondant aux spécifications fournies par les industriels.
En particulier il s’agira d’explorer les possibilités d’une utilisation du capteur de type "clou" (micro-capteur de force 3 axes) en exploitant la force de trainée ou les contraintes tangentielles proches des parois des canalisations qui devront être évaluées en fonction des régimes d’écoulement des différents fluides.
Il s’agira de dimensionner et modéliser le capteur et de déterminer les interactions avec les fluides et les caractéristiques des forces en jeu selon les différents régimes d’écoulement.
Le candidat devra posséder de solides connaissance en fluidique et en microsystèmes.
Acquisition comprimée pour l’imagerie ultrasonore : développement de méthodes et réalisation d’un prototype de capteur
En contrôle non destructif ultrasonore, les capteurs multiéléments permettent d’inspecter les structures pour assurer la sécurité des sites et des installations. Le nombre d’éléments formant un capteur est aujourd’hui le facteur dimensionnant la méthode de contrôle : son efficacité et sa rapidité de scan mais aussi le coût et le volume de l’instrument. Ce projet vise à développer un prototype de capteur multiélément avec un nombre réduit d’éléments, mais sans détériorer la qualité de l’imagerie par rapport aux instruments existants. Pour ce faire, l’acquisition comprimée (en anglais Compressed Sensing ou CS), théorie récente de traitement de signal permettant d’outrepasser les contraintes d’échantillonnage classique et de reconstruire des signaux à partir de mesures fortement sous-échantillonnées, sera utilisée. Ainsi, le processus de mesure ultrasonore devra être entièrement repensé pour répondre aux conditions d’application du CS, en particulier l’incohérence et la parcimonie des mesures. Les résultats attendus de ce projet sont une réduction d’un facteur jusqu’à 5 du nombre d’éléments d’un capteur, ce qui constituerait une véritable révolution dans le domaine du contrôle, avec des applications directes dans la plupart des secteurs industriels.
Ce projet implique les entités suivantes du CEA Saclay: le Département d’Imagerie et de Simulation pour le Contrôle pour les aspects contrôle et capteur ultrasons ainsi que les laboratoires Neurospin et Cosmostat apportant leurs expertises dans le domaine de l’acquisition comprimée, principalement appliquée dans les domaines de l’imagerie médicale et de l’astrophysique respectivement. La collaboration de ces trois laboratoires, chacun parmi les leaders mondiaux dans leurs domaines respectifs, garantira la création d’une nouvelle famille de capteurs plus performants.
Génération automatique de générateurs dynamiques de code à partir de code legacy
Contexte
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Notre laboratoire développe une technologie pour la génération dynamique de code autour de l’outil deGoal, destiné à la conception de générateurs de code spécialisés appelés compilettes. Une compilette est embarquée dans une application afin de générer dynamiquement le code d’un kernel de calcul. Le fait de pouvoir générer dynamiquement le code d’un kernel permet de mettre en œuvre des optimisations qui sont par nature hors de portée d’un compilateur traditionnel : optimisations sur les données à traiter, et sur la connaissance du contexte d’exécution. En comparaison avec les outils de l’état de l’art (compilation dynamique, typiquement Java Just-In-Time compilation, et runtime optimizers), les compilettes ont une très faible empreinte mémoire et génèrent le code beaucoup plus rapidement.
Afin de fournir la meilleure performance d’exécution des kernels spécialisés avec des compilettes deGoal, les compilettes sont implantées à partir d’un langage dédié de haut niveau. Cette solution présente les meilleures garanties en termes de performance d’exécution, mais présente aussi l’inconvénient de nécessiter la réécriture de l’implantation de chaque kernel devant être optimisé dans une compilette. Pour l’industrie logicielle, cette contrainte peut constituer un frein majeur à l’adoption de notre technologie, parce que la minimisation des coûts de production logicielle passe en majorité par une réutilisation maximale des codes sources existants.
Objectif
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L’objectif de ce travail est de construire un générateur automatique de compilettes capable de travailler à partir d’une base de code existante (typiquement, du code C ANSI), et pouvant s’intégrer à une chaîne de production de code utilisant les technologies traditionnelles de compilateur.
Etude et évaluation d’un micro résonateur thermique pour l’imagerie infrarouge non refroidie
Le projet concerne l’étude de faisabilité d’un microbolomètre infrarouge exploitant la sensibilité thermique d’un micro nano système mécanique (M & NEMS), mis en auto oscillation et dont la fréquence de résonance change avec le flux infrarouge qu’il absorbe. Il s’agit d’un concept en rupture qui a fait l’objet de trois dépôts de brevet.
Le projet adresse les besoins de l’imagerie infrarouge non refroidie haute résolution (bande spectrale de 8µm à 12µm) qui est en pleine expension mais dont les prochaines générations de produits attendent une rupture technologique pour réduire la taille du pixel, facteur clef pour améliorer la performance et réduire le coût de ces imageurs.
L’objectif de l’étude post doctorale est de réaliser une preuve de concept de cette nouvelle architecture. Elle vise le dimensionnement, la conception, la réalisation et la validation d’un pixel infrarouge unitaire.
Allocation distribuée de ressources par les systèmes multi-agents. Application aux réseaux de chaleur
Les réseaux de chaleur en France alimentent plus d’un million de logements et délivrent une quantité de chaleur égale à environ 5% de la chaleur consommée par le secteur résidentiel et tertiaire. De ce fait, ils représentent un potentiel important pour l’introduction massive d’énergies renouvelables et de récupération. Cependant, les réseaux de chaleur sont des systèmes complexes qui doivent gérer un grand nombre de consommateurs et de producteurs d’énergie, répartis dans un environnement géographique étendu et fortement ramifié. Dans le cadre d’une collaboration entre le CEA-LIST et le CEA-LITEN, le projet SIGMA vise à une gestion dynamique et optimisée des réseaux de chaleur. Nous proposons une approche pluridisciplinaire, qui intègre à la fois la gestion avancée du réseau par les Systèmes Multi-Agents (SMA), la prise en compte des contraintes spatiales par des Systèmes d’Information Géographique (SIG) et la modélisation physique simplifiée du transport et de la valorisation de la chaleur.
Il s’agit de concevoir des mécanismes d’allocation dynamique de ressources de chaleur qui intègrent les descriptions en provenance du SIG et les prédictions de consommation, production et pertes calculées grâce aux modèles physiques. On prendra ainsi en compte plusieurs caractéristiques du réseau : le caractère continu et dynamique de la ressource ; des sources avec des comportements, des capacités et des coûts de production différents ; la dépendance de la consommation/production à des aspects externes (météo, prix de l’énergie) ; les caractéristiques internes du réseau (pertes, capacité de stockage). Le couplage avec le SIG permettra la mise en place de mécanismes d’auto-configuration de la gestion des différents réseaux et niveaux de granularité obtenus par réduction du SIG original. Le SMA devra établir de manière dynamique le lien entre les modèles simplifiés adaptés et le niveau de granularité souhaité et créer les agents nécessaires pour représenter le système.
Developpement de contacts métalliques pour les transistors MOSFET à canal MoS2
Ce travail s’inscrit dans le contexte actuel des recherches prospectives en micro-électronique qui essaye de tirer profit de nouveaux matériaux émergents aux dimensions nanométriques pour continuer la réduction d’échelle des dispositifs MOSFETs. Aujourd’hui, les matériaux 2D, en particulier les dichalcogénures de métaux de transition, présente une alternative intéressante aux technologies Si. En effet, la structure lamellaire des matériaux 2D permet de travailler avec seulement quelques monocouches. En utilisant ces matériaux comme canal du transistor, ils offrent une très bonne immunité aux effets de canal court par rapport aux transistors à effet de champ conventionnels à base de Si.
Cependant, l'introduction de ces nouveaux matériaux semi-conducteurs comme pose un certain nombre de problèmes. Le premier d’entre eux concerne la formation des contacts source et drain. Si de nombreux efforts ont été déployés ces dernières années pour réduire les résistances de contact, pour beaucoup, ces approches ne sont pas compatibles avec une intégration CMOS. L'objectif principal de ce travail est donc de proposer une compréhension approfondie des caractéristiques des contacts électriques (basées sur différents matériaux) pour identifier la résistance de contact la plus faible qu’il est possible d’obtenir. Les processus impliqués, offrant une résistance de contact optimale, doivent être compatibles en vue d’une intégration dans notre plateforme CMOS avancée 200/300mm.
Le Post-Doc étudiera en profondeur les différents mécanismes permettant la formation de faibles résistances de contact entre une couche métallique et une couche de MoS2. Il devra identifier les matériaux les plus prometteurs et développer les procédés de dépôt associés. Enfin, ces études seront couplées à de la caractérisation électrique pour bien qualifier à la fois les matériaux et les interfaces permettant un fonctionnement optimal des transistors MOSFET MoS2.
Etude du retrait sélectif d’alliages métalliques pour la siliciuration avancée des transistors CMOS sub-20 nm
Les performances du transistor CMOS dépendant de la réduction de la résistivité des contacts électriques, l’amélioration du procédé de siliciuration auto alignée est un point clé pour atteindre les exigences de l’ITRS relatives aux futurs noeuds technologiques. La réaction entre une fine couche métallique (Ni1-yPty < 10nm) et le substrat de silicium permet de diminuer les résistances d’accès aux zones source et drain du transistor. Déposé par PVD sur toute la plaque, le métal, sous l’effet d’un traitement thermique, réagit préférentiellement avec les zones semiconductrices plutôt que diélectriques. Le métal non réagi est ensuite gravé dans une solution acide sélective au siliciure métallique. Au vu des nouvelles spécifications (couches ultra fines d’alliages à base de Ni, diminution des budgets thermiques menant à des siliciurations partielles, introduction de nouveaux métaux) requises pour les noeuds technologiques avancés (C20nm et C14nm), la capacité à retirer chimiquement les excès de métal non réagi sur les zones diélectriques doit être évaluée. Dans la salle blanche du CEA-LETI, le candidat sera amené à travailler sur des solutions chimiques innovantes pour graver sélectivement différentes couches métalliques (Ni, Pd, NiCo, NiPd). Les premiers tests conduits sur échantillons permettront d’établir les cinétiques d’attaque et la sélectivité globale sur dispositifs. Avec différentes techniques de caractérisation (TXRF, XRR, AFM, SEM, TEM, XRD), l’interaction des résidus métalliques avec le diélectrique et le comportement de la solution de retrait vis à vis des zones siliciuréees (rugosité, résistivité) seront étudiés. Différents semi-conducteurs (Si, SiGe…) et diélectriques (SiO2, SixNy…) seront investigués. Dans un second temps, les procédés de retrait sélectif les plus prometteurs seront implémentés sur un équipement 300 mm avant d’être intégrés et testés morphologiquement et électriquement sur des substrats comportant des architectures critiques.