Modeling and Simulation of Non Volatile Ferroelectric Devices for Energy Efficient Electronic System

Job description: Nowadays, data production grows exponentially due to the massive use of connected devices, intelligent systems and proliferation of data centers causing memories to be an R&D priority. Memories are electronic components used for temporary storage of data. There are two main categories of memory, stand-alone and embedded memories. The later, is adopted by the research community and several types of “emerging” memories exist based on various physical effects: phase change memories (PCM), resistive memories (ReRAM such as OXRAM) or ferroelectric memories (FERAM, FEFET …). The recent discovery of the CMOS compatible ferroelectric Hf(Zr)O2 thin films enables ferroelectric memory integration on standard silicon wafers. Those devices are of high interest for many applications thanks to their extreme energy-efficient (ultra low power). The primary objective of this work will be to construct a tentative SPICE/compact model for FeRAM based on numerical simulation using TCAD and experimental data. In more detail, this work consists of the following steps: •State of the art of ferroelectric device simulation and evaluation of different simulations tools, approaches/methods to identify problems to tackle. •Proof of concept demonstration of the TCAD/numerical simulation in the case of Metal-Ferro-Metal device integrated without or with a transistor (Ferroelectric capacitor, Ferroelectric Ramdom Access Memory, Ferroelectric Field Effect Transistor). •Based literature results, propose the first step to build a SPICE/compact model. •Benchmark with experimental data available at LETI and if needed dedicated electrical characterization. The student will have at his disposal all the laboratory's testing resources: analysis tools (TCAD simulator, SPICE simulator, python suite ...) and access to experimental measurement (electrical characterization on state-of-the art devices).

Your profile: Titulaire d’un MASTER 2 ou ingénieur spécialisé en physique et/ou matériaux pour applications microélectroniques avec des connaissances en simulation et/ou caractérisation électrique pour transistor ou mémoire sont un plus. Vous êtes curieux, motivé et force de proposition. Ce travail pourra déboucher sur une thèse. Rejoignez-nous, venez développer vos compétences et en acquérir de nouvelles ! Vous avez encore un doute ? Nous vous proposons : • L'opportunité de travailler au sein d'une organisation de renommée mondiale dans le domaine de la recherche scientifique, • Un environnement unique dédié à des projets ambitieux au profit des grands enjeux sociétaux actuels, • Une expérience à la pointe de l’innovation, comportant un fort potentiel de développement industriel, • Des moyens expérimentaux exceptionnels et un encadrement de qualité, • De réelles opportunités de carrière à l’issue de votre stage • Un poste au cœur de la métropole grenobloise, facilement accessible via la mobilité douce favorisée par le CEA, • Une participation aux transports en commun à hauteur de 85%, • Un équilibre vie privée – vie professionnelle reconnu, • Un restaurant d'entreprise, • Une politique diversité et inclusion. Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, ce stage est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l’inclusion des travailleurs handicapés.

Level of qualification studied: Bac+5 - Master 2

Languages: English Fluent