Électronique Cryo-CMOS : Effets thermiques et performances électriques dans les MOSFET FDSOI à très basse température
Le sujet de post-doctorat porte sur l'étude des effets thermiques et performances électriques dans les transistors MOSFET FDSOI à très basse température pour des applications cryogéniques, comme les ordinateurs quantiques ou encore les applications spatiales. L'objectif est de modéliser et caractériser la technologie 28FDSOI de STMicroelectronics jusqu’à 4K et en dessous, en se concentrant sur l'auto-échauffement et ses impacts sur les performances des circuits. Les travaux incluent des mesures DC et RF, l'étude de l'effet de la tension de face arrière, et l'exploration des couplages thermiques, et la modélisation associée. Le projet vise également à intégrer ces modèles dans un PDK (Process Design Kit) valide à 4K, afin d’optimiser les circuits opérants à très basse température. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet IRT Qloop, en collaboration avec STMicroelectronics. Les résultats contribueront à l'avancement de l'électronique Cryo-CMOS et à la réalisation d'ordinateurs quantiques performants.
Etude exploratoire des capacités de production d’actinium 225 dans les réacteurs de recherche et les accélérateurs de particules
L’objectif de ce postdoctorat est d’examiner les différentes voies de production du radioisotope médical 225Ac à partir de l’irradiation de 226Ra dans un réacteur d’irradiation technologique comme le Réacteur Jules Horowitz ou bien dans un accélérateur de particules de type cyclotron ou rhodotron. L’étude vise à déterminer les meilleures conditions (en termes de particule incidente, énergie et cible) de production d’225Ac et les rendements de production correspondant, ainsi que la quantité de contaminants produits.
La première partie du travail sera consacrée à la modélisation des caractéristiques d’irradiation dans les réacteurs de recherche et dans les accélérateurs de particules. Cette partie se fera au Département d’Etude des Réacteurs à l’institut IRESNE du CEA Cadarache. Les modélisations seront réalisées à l’aide de simulations Monte-Carlo utilisant les codes de transport des particules TRIPOLI4® développé par le CEA, et GEANT4 développé par le CERN, ou PHITS développé par la JAEA.
La deuxième partie du travail sera réalisée en étroite collaboration avec plusieurs laboratoires du CEA qui seront susceptibles d’accueillir le post-doctorant au moins ponctuellement afin de l’accompagner dans les étapes suivantes du projet.
L’installation CHICADE de Cadarache en ce qui concerne la conception des cibles : Il s’agira d’identifier les moyens / étapes de fabrication des cibles par électrodéposition à partir du stock de matière contenant le 226Ra.
Les unités spécialisées (DRMP) dans les aspects thermomécaniques des cibles : Il s’agira de réaliser une étude de faisabilité d’irradiation aux ions d’une cible modèle (dans une installation comme JANNuS-Saclay ou GANIL par exemple), avec pour objectif d’évaluer le comportement macroscopique de la cible sous irradiation.
Le laboratoire de radiochimie (installation ATALANTE à Marcoule) pour ce qui concerne les aspects développement et optimisation des processus de séparation chimique.
Exploration de l'espace des configurations atomiques par IA générative pour la simulation des matériaux nucléaires chimiquement désordonnés
Comment prédire les propriétés d'un matériau quand le nombre de configurations atomiques possibles dépasse 2^2500 ? C'est le verrou que nos équipes IRESNE (physique des combustibles nucléaires) et LIST (IA) viennent de lever avec PULSE, une méthode générative (VAE) publiée dans Nature Scientific Reports, qui réduit déjà le coût de calcul de plus de deux ordres de grandeur (22 282 h CPU ramenées à 85 h CPU sur un cas test). Sans équivalent connu dans la littérature internationale, PULSE positionne le CEA en pionnier sur l'échantillonnage génératif de l'espace des configurations des matériaux à désordre chimique.
Ce postdoc de 24 mois vous donne l'opportunité de porter cette méthode vers sa prochaine génération, en pilotant trois axes ambitieux, menés en parallèle : repousser la précision du modèle sur des systèmes de plusieurs milliers d'atomes grâce à une architecture IWAE ; lui donner la capacité de quantifier ses propres incertitudes, un prérequis pour toute utilisation en sûreté nucléaire ; et, en deuxième année, vous attaquer à un axe exploratoire à haute valeur scientifique — généraliser PULSE à un
espace latent continu, ouvrant la voie à son application à tout cristal ou alliage désordonné.
Vous évoluerez au cœur d'un consortium interne au CEA associant deux expertises complémentaires (physique atomistique des combustibles nucléaires à IRESNE, IA générative de pointe au LIST), avec accès aux supercalculateurs du CEA, la liberté de publier dans des revues de premier plan, et la perspective de voir vos résultats alimenter directement les analyses de sûreté des réacteurs via la plateforme PLEIADES. Un poste taillé pour un profil curieux, qui veut allier recherche de pointe en IA générative et impact concret sur un enjeu stratégique pour l'énergie nucléaire.
Amélioration des performances des interconnecteurs d’Electrolyseur à Haute Température
Les Electrolyseurs à Haute Température (EHT) sont actuellement en développement au CEA pour la production d'hydrogène "vert". Un des composants, l'interconnecteur en acier inoxydable, souffre de deux phénomènes qui diminuent progressivement le rendement de la cellule : l'oxydation de sa surface et la volatilisation de l'oxyde de chrome. Pour ces raisons, des revêtements protecteurs sont développés au CEA et avec des partenaires. Les performances de ces échantillons (oxydation, résistance au courant, …) doivent être évaluées à la fois en contact de l'air, au contact d'un mélange H2/H2O et au contact des 2 atmosphères à la fois de part et d'autre. Le post-doctorat proposé se décline en différentes missions présentées ci-dessous :
* Développement d'un parc expérimental permettant d'évaluer le comportement en oxydation et la résistance surfacique d'échantillons revêtus ou nus dans toutes les conditions environnementales.
* Etude des phénomènes observés par de nombreux moyens de caractérisation disponibles au CEA (MEB, Microscopie Raman, MET, SDL, XPS, DRX …)
* Proposition des mécanismes de dégradation en jeu et identification du revêtement le plus pertinents pour une application industrielle.
Fuzzing avancé pour la sécurité des chaînes d’approvisionnement logicielles
Les appareils IoT (routeurs, systèmes de vidéosurveillance, etc.) reposent sur un code binaire assurant leur fonctionnement. Ce code intègre souvent des milliers de composants logiciels préexistants, majoritairement issus de bibliothèques open source dont le code est librement accessible en ligne. Cette complexité ouvre la voie à des attaques visant la chaîne d’approvisionnement logicielle, notamment par l’insertion de portes dérobées ou l'exploitation de vulnérabilités connues.
Le projet SECUBIC a pour objectif de renforcer la détection de ces vulnérabilités au sein des firmwares IoT. Dans ce cadre, le ou la candidat.e contribuera à l’approfondissement des travaux de recherche existants et participera au développement de nouvelles techniques de fuzzing et d’analyse statique visant à prévenir et détecter ce type d’attaques.
Prototypage et caractérisation électrochimique de batteries tout-solide
Titulaire d’un doctorat en électrochimie, science des matériaux, chimie ou génie des procédés, le/la post-doctorant(e) contribuera, en étroite collaboration avec les partenaires du projet, au développement de procédés de fabrication et au prototypage de cellules de batteries tout-solide de 4? génération (Li/NMC riche en Ni) et de 5? génération (Li/Soufre).
Les travaux porteront sur la mise en forme des électrodes et l’assemblage de cellules tout-solide, en s’appuyant sur des procédés tels que l’enduction, l’extrusion, ainsi que des voies alternatives incluant l’impression 3D. Les procédés seront optimisés afin de réaliser des cellules prototypes (pile bouton et format sachet souple), de capacité allant jusqu’à 1 Ah, intégrant des interfaces optimisées. Ces cellules seront ensuite testées électrochimiquement afin d’évaluer leurs performances (capacité spécifique, efficacité coulombique, stabilité au cyclage).
La majorité des travaux expérimentaux sera réalisée en environnement contrôlé (salle anhydre), avec des étapes régulières de caractérisation des électrodes et des cellules développées. Les missions principales seront :
- Contribuer à la définition des plans d’essais à partir des données internes et de l’état de l’art,
- Développer et optimiser les procédés de fabrication d’électrodes et de cellules tout-solide,
- Réaliser et tester des cellules prototypes Gen4b et Gen5,
- Evaluer les performances électrochimiques et analyser les résultats obtenus,
- Mettre en forme et présenter les résultats de manière claire et synthétique,
- Proposer des axes d’amélioration, contribuer au bon fonctionnement du laboratoire, respecter les règles de sécurité et de qualité,
- Valoriser les travaux de recherche par des publications, communications scientifiques et dépôts de brevets.
Propriétés thermiques de structures 3D en nitrure d'Aluminium dédiées au packaging électronique
Le postdoc de 12 mois s'inscrit dans le projet global 3DNAMIC, financé par la région Occitanie et associant la plateforme Matériaux du département DRTDOCC et le laboratoire Laplace. Une thèse a démarrée en décembre 2024 visant "l'Etude et la caractérisation des céramiques 3D en nitrure d'aluminium pour le packaging et la gestion thermiques de composants électroniques.".
Le postdoc doit débuter en septembre 2026 avec comme objectifs principaux:
Objectif 1 : Réaliser une analyse comparative des propriétés thermiques des céramiques produites par des éléments AF et sur des structures modèles à l'aide de différents matériaux disponibles dans la plateforme matériaux du CEA.
Objectif 2: Proposer, qualifier et valider, numériquement puis expérimentalement, des structures de dissipation thermique pour les céramiques obtenues par FA dans le cadre du projet 3DNAMIC.
Suivi in situ 4D de l'évolution microstructurale dans des simulations atomistiques
Les progrès exponentiels du calcul haute performance ont permis le développement de simulations atomistiques à très grande échelle, capables de modéliser des systèmes contenant des milliards, voire des milliers de milliards d’atomes. Cependant, ces simulations génèrent des volumes de données colossaux, rendant le stockage et le post-traitement classiques de plus en plus coûteux et limitants. L’analyse in situ, réalisée directement pendant la simulation, apparaît alors comme une solution essentielle pour réduire le volume de données enregistrées, en ne conservant que l’information pertinente.
Dans ce contexte, le suivi 4D (espace et temps) de l’évolution microstructurale des matériaux soumis à des conditions extrêmes constitue un enjeu scientifique majeur. Les simulations atomistiques offrent une résolution spatiale permettant l’observation détaillée des défauts cristallins tels que les dislocations, le maclage, les lacunes et les pores, qui jouent un rôle clé dans les transformations de phase, la plasticité, la fusion/solidification et l’endommagement des matériaux. Le suivi temporel de ces structures permet d’analyser leurs mécanismes de formation, d’évolution et d’interaction, ainsi que leurs corrélations spatiales et temporelles.
Ce travail s’appuie sur la plateforme de calcul exaNBody et sur une méthode de clustering in situ développée dans le code ExaStamp, basée sur la projection des données atomiques sur une grille eulérienne 3D et leur traitement en temps réel. L’objectif est d’étendre cette approche à une dimension temporelle complète afin de suivre l’évolution des clusters en 4D. Cette extension permettra une analyse dynamique par graphes, offrant un accès aux propriétés temporelles des structures, à leurs trajectoires et à leurs comportements collectifs. À terme, ces avancées contribueront à améliorer la compréhension des mécanismes microscopiques hors équilibre et à développer des modèles prédictifs plus précis en science des matériaux.
Développement d'une architecture d'instrumentation innovante utilisant un réseau de capteurs magnéto-résistifs pour créer un système de tomographie rapide pour les piles à combustible
Développement d'une architecture d'instrumentation innovante utilisant un réseau de capteurs magnéto résistifs pour créer un système de tomographie rapide pour les piles à combustible.
L'objectif est de développer un démonstrateur TRL 4 en laboratoire pour prouver le concept sur une pile à combustible à basse température. Cela inclura quatre cartes de mesure avec plusieurs dizaines de capteurs magnétiques synchronisés pour des acquisitions simultanées. Les résultats expérimentaux et une description du système d'instrumentation seront publiés. Les données historiques seront utilisées pour valider les algorithmes de résolution de densité de courant et comparer leurs performances à celles des solutions basées sur des réseaux de neurones informés par la physique. Les résultats estimés de densité de courant seront utilisés pour une publication supplémentaire.
Le système d'instrumentation sera intégré dans un banc d'essai du CEA dédié au contrôle optimal, à l'observation des transitoires, à la détection de défauts et à l'exploration des phénomènes de propagation de défauts. Cette approche offrira une observation dynamique et non invasive de la distribution du courant dans la pile à combustible, améliorant ainsi la compréhension de son fonctionnement et facilitant l'optimisation de ses performances et de sa durée de vie.
Étude de la formulation Vitesse-Vorticité-Pression pour discrétiser les équations de Navier-Stokes.
Les équations de Navier-Stokes incompressibles sont parmi les modèles les plus
utilisés pour décrire les écoulements d’un fluide newtonien (c’est-à-dire un fluide dont la viscosité est indépendante des forces extérieures appliquée au fluide). Ces équations modélisent le champ de vitesse et le champ de pression du fluide. La première des deux équations n’est autre que la loi de Newton, tandis que la seconde découle de la conservation de la masse dans le cas d’un fluide incompressible (la divergence de la vitesse est nulle). L’approximation numérique de ces équations est un véritable défi en raison de leur caractère tridimensionnel et instationnaire, de la contrainte de divergence nulle et enfin de la non-linéarité du terme de convection. Il existe différentes méthodes de discrétisation, mais pour la plupart de ces méthodes, l’équation de conservation de la masse n’est pas satisfaite exactement. Une alternative consiste alors à introduire comme inconnue supplémentaire la vorticité du fluide, égale au rotationel de la vitesse. On réécrit alors les équations de Navier-Stokes avec trois équations. Le post-doc consiste à étudier d'un point de vue théorique et numérique cette formulation et de proposer un algorithme de résolution efficace, dans le code TrioCFD.