Le CEA Gramat est le centre de référence de la Défense en vulnérabilité des systèmes et des infrastructures et efficacité des armements. Le Service des Effets Radiatifs et Electromagnétiques étudie la vulnérabilité de composants électroniques aux effets induits par des particules de haute énergie. Ces études ont pour objectif d’estimer le degré de susceptibilité de ces systèmes en environnement radiatif sévère. Les technologies de composants électroniques évoluent rapidement pour répondre aux exigences croissantes de vitesse, transmission de puissance, compacité, bande passante, fonctionnement à des températures élevées. Les nouveaux composants vont permettre de répondre aux besoins futurs des applications hyperfréquences et aux problématiques de la commutation rapide de puissance. Dans le cadre des domaines de l'aérospatial, de la défense, du nucléaire, du médical, et des recherches de physiques, ces composants devront en plus résister à l'impact de rayonnements ionisants.

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'impact de rayonnements ionisants (exemples X, électrons, protons…) sur des composants innovants utilisés dans le domaine de l'émission en radio-fréquence et en commutation rapide. L'étude envisagée porte principalement sur des matériaux à grand gap (exemple GaN et SiC) mais d'autres technologies prometteuses pourront être envisagées. Les composants seront étudiés dans des régimes de fonctionnement dynamiques dans leur contexte d'utilisation. Cette thèse sera constituée d'un volet expérimental important qui permettra d'observer et de quantifier les effets de l'irradiation sur les différents composants. En parallèle, le second volet aura pour objectif de modéliser et d'expliquer les effets observés, notamment en dynamique, afin de déterminer quelles structures et quels matériaux sont les plus aptes à être utilisés dans les futures applications.

Cette thèse s'effectuera avec le laboratoire XLIM de l'Université de Limoges et fera l'objet de collaborations avec la société INOVEOS. Elle débutera par une étude bibliographique qui permettra d'identifier les composants d'intérêt. Ensuite l'approvisionnement, la conception et la réalisation des cartes de test seront conduits par le doctorant. La méthode de métrologie et le banc de test seront définis avant de procéder aux essais sous différents moyens d'irradiation qui auront lieu principalement au CEA. Une phase d'identification de la structure des composants sera réalisée avant et après irradiation. En parallèle, la modélisation du composant et la simulation de l'impact de l'interaction rayonnement matière seront réalisées à l'aide différents codes de calculs (exemple MCNP, GEANT4, TCAD, ADS, CST...).