Etude in situ à l’aide du rayonnement synchrotron de la croissance de graphène sur catalyseur métal liquide
The postdoctoral research project is part of a four-year European FET-Open project called LMCat (http://lmcat.eu/) bringing together five European labs, including the ESRF and the CEA-INAC, to develop the growth of defect-free two-dimensional materials by liquid-metal catalytic routes. A central lab will be established at the ESRF to develop an instrumentation/methodology capable of studying the ongoing chemical reactions on the molten catalyst. The growth by chemical vapor deposition at high pressure and temperatures will be characterized in situ, by means of two main techniques: Raman and X-ray scattering (Grazing Incidence X-Ray Scattering and Reflectivity). It will be complemented by theoretical calculations performed in Munich. The successful candidate will be in charge; together with a PhD student, of the in situ synchrotron X-ray scattering measurements, using the ESRF ID10 liquid scattering beamline (http://www.esrf.eu/UsersAndScience/Experiments/CBS/ID10) and the P08 beamline of PETRA-III (photon-science.desy.de/facilities/petra_iii/beamlines/p08_highres_diffraction/index_eng.html), in Desy.
You should hold a PhD in physics, chemistry or material science or closely related science. Previous experience of complex instrumental environment, MBE or CVD growth methods and / or with synchrotron X-ray scattering / diffraction / reflectivity, especially on liquids, will be an advantage. You should be motivated to work with an international team of young researchers with an experimental setup at the forefront of instrumental development, and ready to travel in Germany (Hambourg) for extended periods to perform some of the experiments. A good practice of English is mandatory. You should also have:
This is a full time, 3 year contract.
Please submit a 1 page cover letter stating the motivation, research experience and goals, ; a curriculum vitae, and contact information for 3 references.
Simulation de nanofils semi-métalliques
La mission du candidat sera :
• Simulation utilisant des outils ab-initio de la structure de bandes de nanofils de bismuth de différent diamètres (de 1 nm à 10 nm).
• Extraction de paramètres tes que masses effectives, densité d’états, band offsets pour ces nanofils.
• Implémentation de ces paramètres dans un simulateur NEGF pour simuler des transistors en nanofils de bismuth à diamètre variable.
• Simulation ab-initio de l’interface nanofil de bismuth – diélectrique et étude de différents éléments de passivation chimique.
• Ce travail se fera en collaboration avec le groupe LETI/DCOS/SCME/LSIM (Philippe Blaise)
• Le candidat interagirera avec une équipe expérimentale qui fabriquera les dispositifs simulés et sera amené à aider à encadrer un ou plusieurs doctorants, en collaboration avec IMEP.
• Le candidat interagirera avec le LTM pour les aider à prédire les propriétés de l’interface bismuth-isolant de grille et pour implémenter dans le simulateur les résultats de mesures sur ces interfaces (IMEP).
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.
Etude la physisorption d’espèces chimiques sur des surfaces sensibles lors des transferts en mini-environnement contrôlés en microélectronique
Une plateforme de caractérisation basée sur le concept de connexion entre équipements de procédés et de caractérisation par l’intermédiaire d’une valise de transfert sous vide a été montée permettant une caractérisation quasi in-situ des substrats et matériaux de la microélectronique. Ce concept de transfert, basé actuellement sur le simple vide statique dans une valise est satisfaisant vis-à-vis du taux résiduel de O et C à la surface de matériaux particulièrement sensibles (Ge, Ta, Sb, Ti, …) et les croissances par MOCVD sur les GST ou les III/V, ou l’analyse des couches réactives après gravure plasma. Son optimisation pour des applications plus exigeantes (collage moléculaire, reprise épitaxie) en termes de préservation des surfaces nécessite de mieux comprendre l’évolution physico chimie des surfaces.
Le travail proposé portera sur des études physico chimiques de l’évolution et de la contamination moléculaire des surfaces lors des transferts et se déroulera en salle blanche. L’XPS, la TD-GCMS et la spectrométrie de masse sur la boite elle-même (à implémenter), seront utilisés pour adresser l’origine (parois, joints, environnement gazeux, …) des espèces chimiques adsorbées et déterminer les mécanismes de physisorption à la surface des substrats. Les surfaces étudiées seront suffisamment sensibles à la contamination pour extraire l’influence de l’environnement de la boite et les paramètres explorés seront la nature des joints utilisés, l’influence de l’étuvage de la boite, le niveau de vide, l’utilisation d’un mini environnement gazeux à basse pression dans la boite (nature du gaz, pression,…)
Microbatteries bio-compatibles et bio-résorbables pour applications médicales
Dans le cadre de son activité micro-sources d’énergie embarquées, le LETI initie des études prospectives dans le domaine des microbatteries pour applications médicales, et plus particulièrement pour l’alimentation de micro-dispositifs implantables. A cette fin, un projet labélisé Carnot impliquant deux laboratoires du LETI (microbatteries, bio-packaging) et un laboratoire CNRS (ICMCB, Bordeaux) a pour objectif la conception et l’étude de micropiles bio-resorbables.
Les principales missions consisteront donc (i) à participer à la conception, par un choix adapté de matériaux, d’un système électrochimique en film mince assurant une alimentation électrique adéquate (tension, capacité), corrodable et solubilisable dans l’organisme de manière contrôlée, (ii) à réaliser les constituants (électrodes, électrolyte) sous forme de films minces (pulvérisation cathodique, dépôt électrolytique, enduction) et à les caractériser individuellement, (iii) à finaliser la réalisation de micropiles prototypes et à étudier leur comportement.
Le travail sera réalisé à l’ICMCB (Bordeaux) au sein d’une équipe mixte CEA/CNRS, en étroite collaboration avec les laboratoires grenoblois. Les résultats obtenus et l’activité inventive devront prioritairement faire l’objet d’une analyse de propriété intellectuelle en vue de leur protection ou exploitation, ainsi que si possible de publications scientifiques.
Capteurs basés sur le pompage optique de l’hélium-4 métastable
La détection de champs magnétiques de très faible amplitude ouvre des nouvelles possibilités en imagerie médicale, géophysique et analyse chimique, entre autres. Les magnétomètres à pompage optique détiennent actuellement les records de justesse et bas-bruit en mesure magnétique [1]. Notre laboratoire travaille sur la magnétométrie à pompage optique d’ensembles thermalisés d’atomes d’hélium 4 en état métastable (un spin un électronique). Ces dernières années nous avons développé et qualifié la toute dernière génération de magnétomètres spatiaux, qui ont été mis en orbite fin 2013 par l’ESA et le CNES [2].
Nous nous intéressons maintenant à d’autres effets magnéto optiques de l’hélium métastable. En effet, le dichroïsme et la birefringence ont été observés sur l’hélium dès les premières expériences de pompage optique [3] mais, contrairement au cas des alcalins[4], les régimes non linéaires accessibles grace aux lasers ont été très peu étudiés. Ces régimes ouvrent des possibilités intéressantes pour la réalisation de nouveaux types de capteurs audelà des magnétomètres, capteurs qui seraient susceptibles d’adresser un plus large eventail d’applications industrielles.
Nous cherchons un candidat postdoc motivé pour travailler à la fois sur la comprehension de ces effets et sur leur mise en œuvre pour réaliser des capteurs ultra-précis. Le candidat doit être docteur en physique, idéalement avec des bases solides en physique atomique et/ou des lasers. Notre laboratoire est bien équipé et, au delà de son encadrement scientifique, le postdoc sera épaulé dans son travail par des ingénieurs experts en optique, développement électronique, matériaux magnétiques et simulations.
[1] Kominis et al., Nature 422 (2003)
[2] http://smsc.cnes.fr/SWARM
[3] Laloë, Leduc, Minguzzi, Journal de Physique, 30 (1969)
S. Pancharatnam, J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1 (1968).
[4] Budker et al., Rev. Mod. Phys. 74 (2002)
Capteur biologique interrogeable à distance et utilisant les matériaux 2D (Graphène, MoS2)
L’objectif de ce contrat de post-doctorat réside dans la réalisation d’un prototype de capteur biologique réalisé en utilisant des matériaux 2D qui pourra être interrogé à distance grâce à une antenne RF, réalisé simultanément et à proximité du biocapteur. Le post-doctorant prendra en charge la conception, la fabrication et la caractérisation de ce prototype pour répondre aux spécifications attendues. Au sein de l’environnement du CEA-LETI, le post-doctorant prendra en charge la réalisation du capteur, de sa conception à sa caractérisation finale. A partir d’une modélisation adaptée il concevra tout d’abord une architecture capteur combinant des chemiresistors et/ou transistors graphène à grille liquide à une antenne RF. Une fois le design réalisé, il adaptera les méthodes de transfert de matériaux 2D déjà existantes pour proposer un protocole de fabrication simple et innovant. Grâce à ce process de fabrication, il fabriquera les premiers prototypes de capteurs. Après avoir validé l’interrogation des biocapteurs via un dispositif d’antenne RF, le post-doctorant réalisera les tests de biodétection afin de déterminer la sensibilité des dispositifs réalisés. Dans un second temps, le post-doctorant étudiera les procédés de transfert sur substrat arbitraire de MoS2 déposé par voie chimique et établira un protocole technologique permettant d’interfacer graphène et MoS2 au sein d’un même dispositif. Le but sera d’amplifier la sensibilité des biocapteurs visés par le projet.
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.
Développement de nouvelles molécules extractantes pour la séparation de l’uranium et du plutonium
Le sujet de post-doctorat proposé s’inscrit dans le cadre de l’optimisation du procédé de séparation de l’uranium et du plutonium à partir des combustibles nucléaires usés. Le procédé PUREX actuellement en fonctionnement à l’usine de La Hague met en œuvre un système extractant à base de TBP (tri-n-butylphosphate). Cette molécule extractante possède une forte affinité pour le plutonium et l’uranium aux états d’oxydation IV et VI et permet d’atteindre des facteurs de décontamination élevés vis-à-vis des produits de fission. Cependant la séparation des flux U et Pu nécessite l’utilisation d’agents réducteurs et de réactifs anti-nitreux pour désextraire sélectivement le plutonium au degré d’oxydation +III. Dans le but d’améliorer ce procédé, des recherches sont en cours pour développer de nouvelles molécules extractantes qui permettraient de séparer l’uranium et le plutonium sans chimie redox et avec une sélectivité élevée vis-à-vis des produits de fission (Ru, Tc, Cs, lanthanides, etc) et des autres actinides (le Np en particulier). Le travail du post-doctorant consistera tout d’abord à sélectionner les molécules puis déterminer la faisabilité de leur synthèse et proposer des voies d’obtention. Les composés cibles seront ensuite synthétisés, purifiés et caractérisés grâce aux équipements accessibles au laboratoire LCPE (micro-ondes, chromatographie flash, RMN, HPLC-MS, GC-HRMS) sur le site du CEA Marcoule.
Modélisation des bits quantiques silicium-sur-isolant
Les technologies de l’information quantique ont suscité beaucoup d’intérêt ces dernières années. Le CEA développe sa propre plate-forme originale basée sur la technologie "silicium-sur-isolant" (SOI). L’information quantique est stockée dans le spin des porteurs piégés dans des boîtes quantiques gravées dans un fin film de silicium et contrôlées par des grilles métalliques. Le SOI a de nombreux atouts: la gravure du film de silicium permet de produire des boîtes plus petites, donc plus denses; en outre, l’utilisation du substrat SOI comme grille "arrière" permet d’accroître le contrôle des bits quantiques (qubits).
De nombreux aspects de la physique de ces qubits restent mal compris. Il est donc essentiel de soutenir l’activité expérimentale avec une modélisation adaptée. Dans ce but, le CEA développe activement le code "TB_Sim". Les buts de ce projet post-doctoral de 2 ans sont de modéliser la manipulation et la lecture du spin dans les qubits SOI, et de modéliser la décohérence et la relaxation à l’échelle atomique en utilisant le code TB_Sim. Ce travail de modélisation sera étroitement couplé à l’activité expérimentale à Grenoble. Le ou la candidat(e) aura accès à des données expérimentales sur des dispositifs à l’état de l’art.