Développement de la spectroscopie de masse à temps de vol tandem pour les applications en microélectronique.
Le CEA-LETI cherche à recruter un chercheur ou une chercheuse postdoctoral(e) pour développer des nouvelles applications de spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) pour des applications en micro et nanotechnologies. Le ou la candidat(e) travaillera avec un nouvel instrument équipé avec un spectromètre de masse à temps de vol tandem, un FIN in-situ et un canon à cluster d’argon. Le projet de recherche sera articulé autour de trois axes ;
• Développent des méthodes corrélatives entre TOF-SIMS, AFM, XPS et Auger
• Amélioration de la sensibilité et efficacité des fragmentions dans la spectromètre tandem MS
• Développement des applications 3D FIB-TOF-SIMS amélioration de la résolution spatiale.
Le ou la candidat(e) aura accès à une gamme étendu d’instruments à l’état de l’art sur la plateforme de nanocaractérisation du CEA Grenoble, pourra bénéficier des échantillons fait à façon issus des différentes filières technologiques du LETI. Ce projet sera mené en étroite collaboration avec l’équipementier.
Développement de capteur optique in-situ et operando appliqué aux batteries Li-ion
Le développement des batteries Li-ion présente une forte croissance depuis une dizaine d’années. L’amélioration des performances, de la sécurité et de la durabilité, sont les axes principaux de recherche dans le domaine. Les mécanismes mis en jeux dans le fonctionnement et le vieillissement sont complexes et leur compréhension nécessite des mesures operando et in situ aux différentes échelles du nano au macroscopique. Le CEA s’est donné comme objectif, à travers un projet de recherche, de développer une sonde locale optique pour la mesure in situ et operando des paramètres physiques (température, déformations mécaniques) et chimiques (concentration locale en ion lithium) lors du fonctionnement d’une batterie Li-Ion. En intégrant une équipe pluridisciplinaire, le/la candidat(e) participera dans un premier temps au développement des sondes optiques et leurs intégrations sur des fibres optiques : à savoir la synthèse des sondes optiques et chimiques, leurs intégrations à la surface de fibres optiques et leurs caractérisations. Le/la candidat(e) participera également à la réalisation du montage optique et aux campagnes d’essais. Les capteurs développés seront intégrés à des cellules Li-ion et testés sous différentes conditions afin de tester l’efficacité du capteur développé et établir une première preuve de concept.
Intelligence artificielle appliquée à l’analyse par faisceaux d’ions
Un contrat post-doctoral d’une durée d’un an est proposé conjointement par le laboratoire d’étude des éléments légers (LEEL, CEA/DRF) et le laboratoire de Sciences des Données et de la Décision (LS2D, DRT/LIST) et porte sur un développement logiciel dédié au traitement de données multispectrales basé sur des outils d’Intelligence Artificielle (IA) et plus particulièrement de machine learning, qui seront appliqués ici à l’analyse par faisceaux d’ions (Ion Beam Analysis : IBA).
Dans le cadre de ce projet, le candidat retenu aura à réaliser les tâches suivantes :
1- Conception d’un dictionnaire multi-spectral.
2- Apprentissage.
3- Ecriture du code principal.
4- Développement d’un module d’analyse de cartographies multispectrales.
5- Benchmarking.
Le post-doctorant sera accueilli et encadré au sein des laboratoires LEEL et LS2D.
Modélisation des réseaux de qubits silicium-sur-isolant
Un post-doctorat est ouvert à l’Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG, anciennement INAC) du CEA Grenoble (France) sur la théorie et la modélisation des réseaux de bits quantiques silicium-sur-isolant (qubits SOI). Cette position s’inscrit dans le cadre du projet ERC Synergy qucube, visant à développer des réseaux bidimensionnels de tels qubits. Le (la) candidat(e) sélectionné(e) devra commencer entre octobre et décembre 2019, pour une période maximale de trois ans.
De nombreux aspects de la physique des qubits silicium sont encore mal compris, de sorte qu’il est essentiel de soutenir l’activité expérimentale avec de la modélisation avancée. À cette fin, le CEA développe activement le code "TB_Sim". TB_Sim est basé sur une description k.p multi-bandes ou liaisons fortes atomistiques de la structure électronique des matériaux et comprend notamment un solveur en interaction de configurations dépendent du temps pour la dynamique des qubits.
Les objectifs de ce post-doctorat sont d’améliorer la compréhension de la physique de ces dispositifs et d’optimiser leurs design, et en particulier:
- de modéliser la manipulation, la lecture et la décohérence des spins dans les réseaux 1D et 2D de qubits SOI.
- de modéliser les interactions d’échange dans ces réseaux et d’évaluer le fonctionnement de portes multi-qubits.
Le (la) candidat(e) aura l’occasion d’interagir avec les équipes expérimentales du CEA/IRIG, du CEA/LETI et du CNRS/Néel impliquées dans quCube, et aura accès à des données sur des dispositifs à l’état de l’art.
Etude et réalisation de composites C/SiC
Nous recherchons, pour différentes applications, des matériaux qui possèdent des propriétés mécaniques élevées à haute température (1000°C ou plus) et résistant à l’oxydation. La famille des matériaux Composites à Matrice Céramique (CMC), en particulier les C/SiC, semble la plus pertinente vis-à-vis de notre besoin. Cependant, il est nécessaire de mener des études pour déterminer les solutions les plus performantes parmi la grande variété des types d’architectures fibreuses et des microstructures de matrice possibles, tout en tenant compte des contraintes liées aux procédés disponibles et aux géométries visées. Ces travaux seront menés en relation avec d’autres laboratoires du CEA.
Mousses de lixiviation pour l’extraction de métaux des déchets électroniques
Le sujet s’insère dans le projet ANR "Foamex" couvrant les TRL 1 à 5 sur une développement de recyclage des métaux majoritaires d’un broyat de cartes électroniques, ce recyclage s’effectuant dans une mousse fluide (minimisation du volume de solvants) que l’on peut considérer au premier niveau comme une colonne de chromatographie dynamique. Le principe étant d’utiliser la mousse comme un réservoir contenant une solution acide et des agents oxydants spécifiques pour dissoudre et extraire les métaux sous forme d’espèces ioniques, un phénomène exalté par la friction entre bulles et simultanément de les concentrer via les interfaces liquide/air fluides et mobiles par entrainement.
Electrodes négatives nanostructurées pour batteries magnésium-ion
Le sujet s’inscrit dans un projet ANR portant sur le développement d’électrodes négatives pour les accumulateurs électrochimiques magnésium (Mg)-ion. Le magnésium apparaît comme une excellente alternative au lithium en raison de sa forte capacité spécifique, son faible coût, son abondance sur Terre et sa faible réactivité. Cependant, les électrolytes conventionnels interagissent fortement avec le magnésium métallique pour former une couche de surface bloquante à la surface du Mg métallique, inhibant les réactions électrochimiques réversibles. Une solution intéressante pour pallier à ce problème est le remplacement de l’électrode en Mg métallique par un matériau compatible avec des solvants et solutions électrolytiques présentant de larges fenêtres de stabilité électrochimique. Les composés d’alliages avec le Mg possèdent une stabilité appropriée dans les électrolytes classiques, des potentiels légèrement plus élevés que le Mg métallique pur mais des capacités spécifiques plus faibles. Dans le cadre d’un projet ANR, le laboratoire LEEL développe de nouveaux composés d’alliage pour ces batteries et cherche à les nanostructurer afin de résoudre les problèmes d’expansion volumique et de diffusion lente des ions lors de l’alliage avec le Mg.
Dans ce projet, le/la post-doctorant(e) sera en charge dans un premier temps de la compréhension fondamentale de la réactivité vis-à-vis des électrolytes des alliages développés au laboratoire via notamment des mesures par impédance et XPS. Dans un deuxième temps, il s’agira d’optimiser les formulations d’électrode et d’électrolyte via la comparaison systématique des performances en demi-cellule. Finalement, des cellules complètes Mg-ion seront réalisées avec les meilleurs couples électrode/électrolyte.
Spectroscopie de centres colorés de l’AlN
L’étude de l’émission optique de centres profonds dans les semiconducteurs est devenu un sujet important dans le cadre général du traitement quantique de l’information et des nano-capteurs, l’émetteur le plus étudié étant le centre N-V du diamant. Récemment, le potentiel de défauts dans de nouveaux matériaux a été évalué, par exemple dans le GaN et le BN. Par contre, le potentiel de l’AlN pour ces applications n’a encore que très peu été exploré, malgré les nombreux avantages que ce matériau présente : il peut être épitaxié, des substrats bulk de haute qualité sont disponibles, il peut être gravé pour former des microcavités de haute qualité optique.
Dans ce post-doc de 12 mois, nous proposons d’explorer les propriétés optiques de centres profonds dans l’AlN. Nous étudierons en particulier par microphotoluminescence et luminescence résolue en temps différents types d’AlN : couches minces d’AlN sur silicium, couches plus épaisses d’AlN sur saphir, des ensembles de nanofils et des nanofils uniques.
Caractérisation structurale, réactivité et propriétés physico-chimiques de suspensions colloïdales de Pu(IV)
Le Pu(IV) présente la propriété d’être fortement sujet aux phénomènes d’hydrolyse et de conduire à la formation de suspensions colloïdales de Pu(IV) extrêmement stables (ou colloïdes intrinsèques). Le manque de connaissances concernant la spéciation et la réactivité de ces colloïdes de Pu nuit à la proposition de modèles fiables permettant de prédire leur comportement dans les systèmes industriels et environnementaux. Le comportement de ces espèces vis-à-vis de la dissolution, de la complexation, ou de l’agrégation a été très peu décrit dans la littérature. Il apparait ainsi essentiel d’étudier et de caractériser les colloïdes de Pu(IV) et notamment leurs propriétés de charges de surface qui assurent leur stabilité et leur interaction avec leur environnement. Ce projet en rupture et inédit dans le domaine du nucléaire vise l’étude et la caractérisation de suspensions colloïdales de Pu(IV) dont la taille, la concentration et le milieu de dispersion peuvent être contrôlés par notre approche. Il comprend : (i) la préparation de suspensions colloïdales de Pu(IV) intrinsèques et l’étude de leur réactivité (sono-)chimique ; (ii) la caractérisation électrophorétique de différentes suspensions colloïdales ainsi que l’étude de leur comportement sous l’influence d’un champ électrique ; (iii) la caractérisation de leurs propriétés structurales multi-échelles par diffusion aux petits et grands angles (SAXS/WAXS) couplée à des mesures EXAFS/XANES (ligne MARS, synchrotron SOLEIL).
Jonction tunnel pour LEDs UV: caracterisation et optimisation
Au-dela des lampes UV actuelles, les LEDs émettant dans le domaine de l’UV-C (autour de 265 nm) sont considérées comme la solution à moyen terme pour les systèmes de traitement de stérilisation de l’eau. Mais les LEDs UV-C, à base de matériaux du type AlGaN et de leurs hétérostructures à puits quantiques sont encore de trop faible efficacité pour leur utilisation dans des systèmes industriels.
L’analyse des raisons qui sous-tendent cette faible efficacité nous ont amenés à proposer une solution basée sur l’utilisation de jonctions tunnel insérées dans l’hétérostructure. L’utilisation de jonctions tunnel p+ / n+ permet d’adresser les problèmes liés au dopage des matériaux grands gaps, mais donne lieu à une résistance tunnel qui doit être diminuée autant que possible. Le travail post-doctoral est dédié à la compréhension des processus tunnel à l’œuvre dans la jonction pour un meilleur contrôle de la résistance tunnel.
Le travail post-doctoral sera effectué sur la Plate-Forme de Nano-Caractérisation au CEA/ Grenoble, en faisant appel à différents types de caractérisation structurale, optique et électrique, sur de simples jonctions ou sur des jonctions insérées dans les LEDs UV. Le (la) candidat(e) interagira fortement avec l’équipe du CNRS/CRHEA à Sophia Antipolis où seront épitaxiées les structures. Le travail s’inscrit dans le cadre d’un projet collaboratif « DUVET » financé par l’ANR.