En termes de détection IR haute performance, le LETI joue un rôle de premier plan dans le développement du matériau HgCdTe qui donne aujourd’hui des performances telles qu’il est embarqué sur le Télescope Spatial James Webb (JWST) et permet l’observation et l’étude de l’espace lointain avec une précision inégalée à ce jour. Cependant, nous pensons qu’il est encore possible de franchir un pas important en termes de performances de détection. En effet, il semble qu’une structure totalement déplétée, appelée photodiode PiN, pourrait permettre de réduire encore le courant d’obscurité (et donc réduire le bruit et gagner en sensibilité à bas flux photonique) par rapport aux structures non totalement déplétées utilisées jusqu’à présent. Cette architecture représenterait la photodiode ultime et permettrait soit un gain en performance pure à une température de fonctionnement donnée, soit une augmentation importante de la température de fonctionnement du détecteur avec le potentiel d’ouvrir de nouveaux champs d’application en simplifiant fortement la cryogénie.
Votre rôle dans ce travail de thèse sera de contribuer au développement de la photodiode ultime pour la détection IR refroidi très haute performance, caractériser et simuler les photodiodes PiN en technologie HgCdTe fabriquées sur notre plateforme photonique. Les figures de mérite principales des détecteurs seront établies et comparées à celles de la littérature (courant d’obscurité, qualité image, …). Le candidat pourra s’appuyer sur un socle de moyens de caractérisations avancées disponibles au laboratoire : mesures de FTM par EBIC (Electron-Beam-Induced-Current), de transport électronique par EH (Effet Hall), MEMSA (Maximum Entropy Mobility Spectrum Analysis) ou EBIC (extraction de la durée de vie des porteurs minoritaires) en plus des moyens plus classiques de mesures : analyseurs de paramètres à semi-conducteurs (HR-SMU pour High-Resolution Source Measurement Unit), rendement quantique, bruits temporel et spatial. Ce travail expérimental et théorique permettra de proposer une modélisation du comportement des objets fabriqués au CEA-Léti et de déterminer la sensibilité aux paramètres technologiques.
Le doctorant s’intègrera dans une équipe multidisciplinaire qui va de la croissance des matériaux II-VI jusqu’à la caractérisation EO, en passant par les procédés de fabrication de type microélectronique en salle blanche et les problématiques de packaging de tels objets fonctionnant à basse température.
Vous êtes titulaire d’un Master en optoélectronique ou physique des matériaux semi-conducteurs et êtes passionné par la recherche appliquée.
Les principales compétences techniques souhaitées sont : physique des composants à semi-conducteurs, optoélectronique, traitement des données, simulations numériques, attrait pour le travail expérimental pour mener à bien les caractérisations en environnement cryogénique et théorique pour mener à bien les simulations numériques. Rigueur

La capture d’images de distance, ou 3D sensing, est une fonction clé dans de nombreux domaines applicatifs émergents tels que la réalité augmentée, la robotique et la télé-médecine. Le laboratoire a développé un prototype innovant de 3D sensing en micro-optique, utilisant une technologie Lidar à modulation de fréquence avec une illumination simultanée de toute la scène. La prochaine étape consiste à miniaturiser ce dispositif en optique intégrée. Une première thèse est actuellement en cours au laboratoire, se concentrant sur l’intégration du module d’illumination.
La thèse proposée portera sur la définition d’une architecture optique intégrée pour le module de réception. L’objectif principal est de réaliser la recombinaison des faisceaux en optique intégrée, en utilisant des guides d’onde et des réseaux de couplage, pour effectuer le mélange hétérodyne de la lumière rétro-diffusée par la scène avec l’oscillateur local. Le travail consistera à concevoir ces composants d’optique intégrée en lien avec le système optique à lentilles, à simuler la propagation des faisceaux et les interférences sous Lumerical et Zemax, à participer à la réalisation en salle blanche, à effectuer la caractérisation optique des composants, et à valider expérimentalement la preuve de concept de l’imagerie de distance avec le prototype miniaturisé.
En fonction de l’avancée des travaux, la thèse pourra inclure le développement d’un module combinant les fonctions d’illumination et de réception avec un unique composant. Le travail sera valorisé par des dépôts de brevet, des publications dans des revues à comité de lecture, et des présentations en conférences internationales.