Dispositifs photoniques IV-IV à déformation pilotable : application à l’émission et la détection de lumière
La déformation de la maille cristalline d’un semi-conducteur est un outil très puissant permettant de contrôler de nombreuses propriétés telles que sa longueur d’onde d’émission, sa mobilité … Un enjeu de premier plan est de pouvoir générer cette déformation dans des gammes importantes (multi%), et de manière réversible et contrôlée. L’amplification locale de la déformation est une technique récente permettant d’accumuler localement dans une constriction micronique, telle qu’un micropont, des quantités significatives de déformation (jusqu’à 4.9% pour Ge [1]). Cette approche a été mise en œuvre dans des architectures de microlasers en GeSn ainsi fortement déformés au sein du laboratoire SiNaPS [2]. Ces structures ne permettent cependant pas aujourd’hui de moduler sur demande la déformation et la longueur d’onde d’émission imposées au sein d’un même composant, celle-ci étant gelée par « design ». L’objectif de ce post doctorat de 18 mois est donc de réaliser des dispositifs photoniques de la famille des MOEMs (microsystèmes opto-électro mécaniques) permettant de combiner l’amplification locale de la déformation dans le semi-conducteur, à une fonction d’actionnement via un stimulus externe, pour aller vers 1-une microsource laser accordable large bande en longueur d’onde et 2-de nouveaux types de photodétecteurs, le tout en technologie IV-IV (Si, Ge, et Ge1-xSnx). Le ou la candidat(e) mènera plusieurs tâches:
a-la simulation du fonctionnement mécanique des composants en utilisant des logiciels de type FEM, et le calcul des états électroniques du semiconducteur déformé
b-sur la base des résultats obtenus en a, la réalisation des composants en salle blanche (PTA: lithographie, gravure sèche, métallisation, bonding)
c-la caractérisation optique et matériau des composants fabriqués (microRaman, PL, photocourant, MEB…) à l’IRIG-PHELIQS et au LETI.
[1] A. Gassenq et al, Appl. Phys. Lett.108, 241902 (2016)
[2] J. Chrétien et al, ACS Photonics 6, 10, 2462–2469 (2019)
Modélisation des qubits de spins silicium et germanium
Les qubits de spin silicium/germanium ont fait des progrès remarquables au cours des deux dernières années. Dans ces dispositifs, l'information élémentaire est stockée sous la forme d'une superposition cohérente des états de spin d'un électron dans une hétérostructure Si/SiGe, ou d'un trou dans une hétérostructure Ge/SiGe. Ces spins peuvent être manipulés électriquement grâce au couplage spin-orbite intrinsèque (ou synthétique) et être intriqués par des interactions d'échange, permettant la mise en œuvre d'une variété de portes à un et deux qubits nécessaires au calcul et à la simulation quantiques. Les objectifs de ce postdoctorat sont de renforcer nos connaissances et de soutenir le développement des qubits de spin d'électrons et de trous basés sur des hétérostructures Si/Ge grâce à la modélisation analytique ainsi qu'à la simulation numérique avancée. Les sujets d'intérêt incluent la manipulation et la lecture du spin, les interactions d'échange dans les réseaux 1D et 2D, la cohérence et les interactions avec d'autres particules telles que les photons. Le/La candidat(e) sélectionné(e) rejoindra un projet dynamique réunissant > 50 personnes avec des expertises variées couvrant la conception, la fabrication, la caractérisation et la modélisation des qubits de spin. Il/Elle pourra commencer début 2023, pour une durée maximale de trois ans.
Propriétés catalytiques à l'échelle nanométrique imagées par diffraction cohérente des rayons X résolue en temps
Ce projet de recherche postdoctorale s'inscrit dans le cadre d'un projet à 5 ans financé par l'ERC et intitulé CARINE (Coherent diffrAction foR a Look Inside NanostructurEs towards atomic resolution: catalysis and interfaces - https://carine-erc.eu), qui vise à développer et à appliquer la diffraction cohérente des rayons X en condition de Bragg. L'objectif principal du projet est d'imager les nanostructures in situ pendant la réaction et de révéler l'évolution de leur structure dans le temps et à l'échelle nanométrique afin de sonder la structure des particules (champs de déformation, composition et défauts). Les catalyseurs jouent un rôle clé dans environ 90 % des processus chimiques industriels. Le développement de la catalyse hétérogène avec une sélectivité ciblant les 100% est un défi constant ainsi que la compréhension de la durabilité et du vieillissement du catalyseur lui-même. Cependant, le processus catalytique et les changements structurels associés restent encore mal compris. Comprendre comment la structure du catalyseur est affectée dans les conditions de réaction est donc de la plus haute importance pour formuler les relations structure-performance du catalyseur qui guident la conception de meilleurs catalyseurs.
Postdoctorat sur la modélisation des qubits de spin
Un post-doctorat est ouvert à l'Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG) du CEA Grenoble (France) sur la théorie et la modélisation des bits quantiques de spin silicium (qubits). Le projet débutera début 2022, pour une durée maximale de deux ans.
Les technologies de l'information quantique sur silicium ont suscité un intérêt croissant ces dernières années. Grenoble développe une plateforme originale basée sur la technologie « silicium sur isolant » (SOI). Afin de relever les défis des technologies de l'information quantique, il est essentiel de soutenir l'activité expérimentale avec de la modélisation avancée. Pour cela, le CEA développe activement le code « TB_Sim ». TB_Sim est capable de décrire des structures de qubit très réalistes jusqu'à l'échelle atomique lorsque cela est nécessaire, en utilisant des modèles k.p multi-bandes et des liaisons fortes atomistiques pour la structure électronique des matériaux. Les objectifs de ce projet post-doctoral sont de renforcer notre compréhension des qubits de spin et de progresser dans la conception de dispositifs et de réseaux de qubits de spin Si et Si/Ge performants et fiables en utilisant une combinaison de modèles analytiques et de simulations numériques avancées avec TB_Sim. Les sujets d'intérêt incluent la manipulation et la lecture de spin dans les qubits d'électrons et de trous, les interactions d'échange dans des matrices de qubits 1D et 2D et le fonctionnement des portes multi-qubits, la sensibilité au bruit (décohérence) et au désordre (variabilité). Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet européen QLSI et sera fortement couplé à l'activité expérimentale à Grenoble et chez les partenaires du CEA en Europe.
Réalisation des neurones impulsionnels spintroniques
Dans le cadre du projet national ANR SpinSpike, le laboratoire Spintec ouvre un poste de chercheur postdoctoral. Le candidat travaillera en collaboration avec l'UMPhy CNRS-Thales et Thales TRT. L'objectif est la réalisation d'une preuve de concept de neurones artificiels en utilisant des jonctions tunnel magnétiques capables de générer des signaux et de les propager entre des neurones artificiels couplés.
Le candidat doit avoir une solide expérience en nanofabrication et doit être familiarisé avec les techniques courantes de lithographie optique et par faisceau électronique ainsi que les différentes techniques de gravure. Le candidat peut également être impliqué dans la caractérisation électrique des dispositifs.
Le poste devrait commencer le 1er avril 2021 et durer jusqu'à 2 ans conjointement entre l'équipe RF et l’équipe MRAM de Spintec. Le contrat sera géré par le CEA et financé par l'Agence ANR.
Nous offrons un environnement international et compétitif, des équipements de pointe et la possibilité d'effectuer des recherches au plus haut niveau. Nous encourageons le travail d'équipe dans un environnement diversifié et inclusif et accueillons toutes sortes de candidats. Plus d'informations sur le laboratoire Spintec www.spintec.fr.
Simulation de l’échange thermique entre fluide et structure dans des canaux turbulents
En ce moment il y a un effort considérable en Europe dans le domaine des Grands Lasers de puissance, de l’ordre du PetaWatt, avec des taux de répétition élevés (de 1 à 10 Hz) : sans parler du programme MegaJoule à Bordeaux, et du laser « Petale » - où le taux de répétition est cependant très bas – , de grands projets sont en cours en Europe Orientale avec les 3 projets « ELI », en France avec le laser « Apollon » (10 PW) , tous projets de lasers PW répétitifs pour la science et les applications. Ces grands projets entrainent – et exigent – une maitrise parfaite des défis technologiques que posent les grands lasers. Aux forts taux de répétition, la thermique est un des défis les plus importants.
Pour le relever, et préparer l’avenir, le CEA (Grenoble et Saclay, avec une collaboration du LEGI à Grenoble) a décidé de lancer un programme de R&D avec les tâches suivantes : (i) simulation du refroidissement d’amplificateurs lasers ; (ii) validation expérimentale des calculs ; (iii) conception d’un système de refroidissement adapté aux futurs lasers de puissance à fort taux de répétition : pour cela, l’hélium gazeux à basse température est un fluide particulièrement intéressant pour les raisons suivantes : 1. Travailler à basse température permet de maximiser la conductivité thermique des matériaux amplificateurs, en sorte que la température y soit bien homogène, condition sine qua non pour garder la cohérence du faisceau. 2. En outre, l’efficacité de l’amplification est supérieure lorsque l’on travaille à basse température (50 – 150 K). La maitrise de la température des amplificateurs se fait par l’échange thermique entre le fluide caloporteur et les amplificateurs.
Le post doctorat proposé se situe au niveau de la tâche (i) : simulation du refroidissement des amplificateurs et de l’écoulement de fluide caloporteur.
Nano-imagerie des rayons X via des réseaux neuronaux
Le projet de recherche postdoctorale s'inscrit dans le cadre d'un projet à 5 ans financé par le CER et intitulé CARINE (Coherent diffrAction foR a Look Inside NanostructurEs towards atomic resolution: catalysis and interfaces - https://carine-erc.eu) visant à développer et à appliquer l'imagerie cohérente des rayons X en condition de Bragg. Nous voulons développer et appliquer des approches d'apprentissage automatique et, plus généralement, de science des données pour l'imagerie et la caractérisation des systèmes à l'échelle nanométrique. L'imagerie par diffraction cohérente des rayons X est un nouvel outil puissant pour sonder la structure des nanomatériaux de manière non destructive avec une résolution spatiale de 10 nm. Le problème de reconstruction, connu sous le nom de "récupération de phase", est généralement résolu par des algorithmes itératifs qui ne convergent pas toujours. L'apprentissage automatique sera appliqué à différentes tâches telles que la récupération de phase, la super-résolution, le déroulage de phase, etc., afin d'inverser sans ambiguïté les clichés de diffraction et d'imager la structure d'un objet 3D avec une résolution de l'ordre du nm.