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Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif
Caractérisation microstructurale par tomographie ultrasons-laser volumiques
Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans le cadre de la conception de méthodes innovantes en caractérisation de matériaux. La thèse vise la mise au point d’une nouvelle technique tomographique de caractérisation de microstructures en employant des ultrasons-laser volumiques. Dans l’état de l’art, les méthodes acoustiques que sont le microscope acoustique à balayage et la...
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Cybersécurité : hardware et software
Tests basés sur des scénarios pour les systèmes automatisés : améliorer la sécurité et la fiabilité conformément aux réglementations et aux normes
Cette recherche vise à étudier l'efficacité des tests basés sur des scénarios en tant qu'approche complète et robuste pour évaluer les performances des Systèmes Automatisés (SA) tout en améliorant leur sécurité et leur fiabilité par rapport aux réglementations et aux normes. L'objectif principal de cette thèse sera d'étudier les avantages des tests basés sur des...
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Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif
Etude de méthodes d’inversion basées sur de la simulation et de l’apprentissage machine pour la caractérisation de défauts en imagerie ultrasonore multi-éléments
Le travail de thèse s’inscrit dans le cadre des activités du Département Imagerie et Simulation pour le Contrôle (DISC) dans le domaine du Contrôle Non-Destructif (CND), et vise à caractériser des défauts en inversant des images ultrasonores de type TFM (Total Focusing Method) ou PWI (Plane Wave Imaging) via des méthodes d’apprentissage automatique et des...
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Solutions avancées pour l’hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique
Développement de matériaux d'électrode durables pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau
L'électrolyse haute température (EHT) est aujourd'hui envisagée comme la technologie à haut rendement pour produire l'hydrogène avec un faible impact carbone. La réaction d’électrolyse a lieu dans une cellule constituée d’un empilement de couches céramiques, dans laquelle une molécule d'eau se dissocie sous l'effet d'un courant électrique et d'un apport de chaleur pour former de...
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Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif
Contrôle de manipulateur mobile à haute mobilité en contexte dynamique
Le développement de manipulateur mobile capable de capacités d'adaptation est porteur d'avancées importantes pour le développement de nouveaux moyens de production, que ce soit dans des applications industrielles ou agricoles. En effet de telles technologies permettent de réaliser des tâches répétitives avec précision et sans contraintes liées à la limitation de l'espace de travail. Néanmoins,...
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Nano-caractérisation avancée
Caractérisation électrique et fiabilité de transistors FDSOI de nouvelle génération
La situation de Covid 19 et la crise de la chaîne d'approvisionnement qui a suivi ont révélé au monde à quel point les semi-conducteurs étaient essentiels pour un large éventail d'applications. Les politiciens et les citoyens ont pris conscience que les secteurs de l'industrie et de la recherche du semi-conducteur étaient stratégiques. En France, le...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Intégration de nouveaux matériaux à fort couplage spin-orbite (tellurures de van der Waals) pour mémoires SOT-MRAM
Les nouveaux concepts offerts par la « spinorbitronique » permettent d’envisager une électronique plus frugale. En particulier, pour l’écriture d’une mémoire magnétique (MRAM), un nouveau concept de renversement d’aimantation par un couple de spin-orbite est en train d’émerger. Son principe permet de diminuer fortement l’énergie d’écriture de la mémoire et d’améliorer son endurance. Son fonctionnement...
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Nano-caractérisation avancée
Capteurs MEMS en régime chaotique pour amplification de la résolution
L'amélioration de la résolution des capteurs MEMS s'obtient toujours par une augmentation du cout du composant (surface) ou de son électronique (complexité et conso). Au vu des enjeux actuels de sobriété énergétique, il est essentiel d'explorer de nouvelles voies disruptives permettant de réduire les impacts liés à la haute performance des capteurs. Le chaos est...
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Cybersécurité : hardware et software
Guidage astucieux des outils de géneration de tests
Le fuzzing est une technique de génération de tests automatisée. Il consiste en une exécution répétée d'un programme avec des entrées générées automatiquement, afin de déclencher des plantages, symptômes de bugs sous-jacents au niveau du code, qui peuvent ensuite être corrigés. Un défi majeur dans ce domaine consiste à passer d’une exploration indistincte du fonctionnement...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
IA pour la métrologie SEM : génération d'images et reconstruction 3D d'objects microélectroniques
L’imagerie par microscope électronique (SEM) est aujourd’hui la méthode de référence pour contrôler la qualité des produits en microélectronique, du fait des tailles des objets à imager et du rendement nécessaire quand ces outils sont utilisés sur des chaines de production. Afin d’améliorer nos connaissances sur les mécanismes en jeu lors des prises d’images et...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Vers une électronique durable : impact et compréhension du remplacement des gaz à fort GWP sur les procédés de gravure plasma
Afin de répondre aux préoccupations environnementales dans l’industrie de la micro-électronique, le CEA-LETI s’engage dans une démarche d’éco-innovation [1]. Dans ce sens, le développement de procédés éco-responsables permettant de réduire les émissions en PerFluoro-Carbone (PFC) est crucial [2]. Les procédés de gravure plasma constituent un émetteur majoritaire de PFC car ils utilisent traditionnellement des gaz...
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Cybersécurité : hardware et software
Preuve d'équivalence fonctionnelle de codes binaires pour la sécurisation des programmes embarqués
La thèse se place dans le contexte de la cyber-sécurité des systèmes embarqués et des objets connectés, plus particulièrement de leur sécurisation contre les attaques physiques (attaques par canal auxiliaire et attaques par injection de fautes). Le CEA List développe une chaîne de compilation basée sur LLVM, COGITO, pour l'application automatisée de contre-mesures contre les...
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Cybersécurité : hardware et software
Combinaison de sur et sous-approximations pour l'analyse de programmes bas-niveau
Parce que l'analyse de programme est un problème indécidable, les analyses statiques se divisent en 2 catégories: - Les analyses sound, qui calculent une surapproximation de tous les comportements du programme, et permettent de vérifier l'absence d'erreur. - Les analyses complete, qui calculent une sous-approximation des comportements possibles du programme, et permettent de trouver des...
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Fabrication additive, nouvelles voies d’économie de matériaux
Optimisation electro-thermique des modules de puissances Grand Gap par la fonctionnalisation de substrats céramiques 3D réalisés par impression 3D céramique (Al2O3/AlN)
Afin de tirer profit des composants grands Gap (GaN et SiC), il a été démontré la nécessiter de réduire les éléments parasites dans les cellules de commutation et donc dans les modules de puissance. La solution ‘triviale’ consiste donc à rendre les modules de puissance plus compacts pour résoudre cette problématique d’éléments parasites. Toutefois, cela...
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Fabrication additive, nouvelles voies d’économie de matériaux
Robustesse des métallisations épaisses réalisées sur des substrats céramiques 3D.
Une métallisation robuste et de qualité des substrats céramiques 3D est un élément clé de la réussite de ce projet et une nécessité quant à un futur développement industriel des travaux de recherche qui seront réalisés au cours de ces deux thèses. Les travaux en cours sur la plateforme matériau du CEA de Toulouse fournissent...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Electronique de conditionnement de qubits à base de Single Electron Transistor
Un axe de recherche vise à fournir des solutions d’électroniques cryogéniques totalement intégrées (cryo-CMOS) afin de répondre aux besoins de nombreuses expériences scientifiques (astronomie, physique des particules, physique quantique…). Néanmoins, leur consommation excessive compromet leur utilisation dans les applications nécessitant le conditionnement d’un grand nombre de dispositifs. Cette thèse se propose d’explorer une voie alternative...
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Photonique, imageurs et écrans
Amélioration de la sécurité des capteurs d'images, l'IA au service du tatouage numérique fragile et robuste
Ce sujet de thèse vise à améliorer la sécurité des capteurs d'images à travers l’exploration approfondie des récentes techniques d'apprentissage profond appliquées au tatouage numérique. Ce procédé de stéganographie consiste à dissimuler un message invisible dans un contenu image sans en altérer le rendu ; message pouvant être récupéré à l’aide d’un autre procédé dit...
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Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes
Linéarisation de micro-sources optiques pour les communications
Vous avez envie de participer au futur des transmissions optiques pour les communications très haut débits ? Cette thèse y prendra pleinement sa place, sous des aspects de performance et d’efficacité énergétique, en tentant de favoriser notamment l’émergence de solutions optiques à bas coût carbone ou faible dépendance en matériaux rares. Le domaine des communications...
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Réseaux énergétiques intelligents
Monitoring environnemental de dispersion de polluants : placement optimal de capteurs mobiles
Vous vous sentez concernés par les problématiques de pollution de l’environnement ? Ces travaux de recherche permettront un déploiement optimal de capteurs mobiles pour la surveillance de la qualité de l'air dans les environnements urbains. Les géométries urbaines complexes [1] et les scénarios dynamiques de dispersion de polluants sont les défis scientifiques à relever afin...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Etude des mécanismes mis en jeu dans le collage direct de l’InP et de l’AsGa.
Le collage direct consiste en la mise en contact de surfaces suffisamment lisses et propres, afin de créer une adhésion entre elles sans apport de matière extérieure. Cette technologie présente de nombreux intérêts pour la réalisation de structures empilées pour la microélectronique et les micro-technologies et a donné lieu à de nombreuses innovations (fabrication du...
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Photonique, imageurs et écrans
Anisotropies et déformations induites par dopage dans les photodiodes infrarouges de dernière génération
Cette thèse concerne le domaine des détecteurs infrarouges CdHgTe utilisés pour les thématiques astrophysiques pour lequel le Laboratoire Infrarouge du CEA-Leti est un des leaders mondiaux. Le/a candidat/e intégrera le laboratoire infrarouge qui comprend la totalité de la filière de réalisation des détecteurs. Partie prenante de toutes les discussions sur l’élaboration des échantillons de CdHgTe,...
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Cybersécurité : hardware et software
Conception et analyse de rétroactions basées sur des canaux auxiliaires pour la découverte de vulnérabilités
Le fuzzing est une technique de test dynamique permettant la découverte de vulnérabilités de manière très efficace. Des centaines voire milliers de vulnérabilités sont ainsi détectées (et réparées) chaque année dans les logiciels que nous utilisons. Lorsque que l'on essaye de transposer l'approche fuzzing sur des systèmes embarqués on se retrouve confronté à plusieurs problèmes...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Epitaxie « à distance » de Cd(Hg)Te
Une nouvelle façon d’envisager l’épitaxie est apparue récemment grâce au développement des matériaux 2D. Alors que l’épitaxie conventionnelle impliquant des liaisons covalentes est limitée notamment à l’accord de paramètre de maille entre le matériau substrat et la membrane épitaxiée, il apparait que cette contrainte peut être significativement relâchée si la croissance épitaxiale se fait par...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Micro-sources laser à Cascade Quantique III-V/Si
Ce projet de thèse se concentre sur le développement de micro-sources lasers novatrices en combinant des matériaux de type III-V à Cascade Quantique avec des Cristaux Photoniques en Silicium. En intégrant ces technologies avancées, nous visons à créer des lasers hybrides émettant dans le moyen infrarouge. Cette approche présente des avantages significatifs pour la spectrométrie...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Transfert de couches minces épitaxiées sur GaAs ou Ge sur un substrat en saphir ou silice pour les applications miroir à onde gravitationelles
Les ondes gravitationnelles ont été prévues par la théorie de la relativité générale, elle sont créés dans l'univers par des événements cosmiques extrêmes. Leur mesure sur terre dans de grands instruments tel que VIRGO en Italie est un chalenge en terme de sensibilité de la mesure. Ces instruments sont des interféromètres de grandes dimensions (plusieurs...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Etude de matrices de sources TeraHertz cointégrées en technologie photonique Silicium et III-V
Le rayonnement TeraHertz (THz) présente un intérêt croissant pour l’imagerie et la spectroscopie dans divers domaines applicatifs tels que la sécurité, la santé, l'environnement et le contrôle industriel puisque dans cette gamme de fréquence, de nombreux matériaux diélectriques sont transparents et de nombreuses molécules présentent des signatures spectrales uniques pour leur identification. Cependant, les limitations...
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Fabrication additive, nouvelles voies d’économie de matériaux
Impression de pièces haute performance en SiC pour l’électrolyse de l’acide fluorhydrique
Le fluor occupe une place essentielle dans le cycle du combustible nucléaire : il est un maillon indispensable pour la préparation du UF6 utilisé dans le procédé d’enrichissement de l’uranium employé dans les centrales nucléaires. Le fluor est produit par électrolyse du sel fondu KF-2 HF sur l’anode carbonée non graphitée entre 85°C et 100°C....
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Energie solaire pour la transition énergétique
Chimie de greffage de polyoléfines en fondu pour panneaux photovoltaïques réparables et recyclables
Chimie de greffage de polyoléfines en fondu pour panneaux photovoltaïques réparables et recyclables Les panneaux solaires sont des assemblages multi matériaux constitués de cellules photovoltaïques contenant de nombreux métaux précieux (Silicium métal, Argent), de verre de haute qualité utilisé comme protection, couteux à fabriquer et d’un film polymère jouant le rôle de liant. Ce dernier...
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Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif
Metrologie répartie haute cadence et haute capacité par réseaux de Bragg pour les applications de surveillance structurelle (SHM)
En complément des techniques de contrôle périodique non destructif, la surveillance de santé des structures (Structural Health Monitoring – SHM) fait intervenir des systèmes de mesures in situ par fibres optiques et réseaux de Bragg (RdB) et des algorithmes d’évaluation fonctionnelle. Les RdB délivrent des mesures in-situ de déformation et de température et renseignent sur...
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Solutions avancées pour l’hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique
Elucidation de la Corrélation entre l'Activité Électrochimique de la Réduction de l'Oxygène et la Structure Moléculaire de l'Interface Platine/Ionomère dans les Piles à Combustible à Membrane Échangeuse de Protons
Cette thèse se focalise sur la Pile à Combustible à Membrane Échangeuse de Protons (PEMFC), utilisée dans le secteur des transports pour générer de l'électricité et de la chaleur à partir d'hydrogène et d'oxygène. Bien que prometteuse pour la réduction des émissions de CO2 grâce à l'utilisation d'hydrogène vert, la PEMFC doit améliorer ses performances...
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Nano-caractérisation avancée
Etude des matériaux NMC pour accumulateurs lithium-ions par spectroscopie de photoémission à rayonnement X mous et durs expérimentale et théorique
La spectroscopie par photoémission (par rayons X, XPS, ou dans l'ultraviolet, UPS) est le reflet direct de la structure électronique des matériaux, qui est au coeur des processus redox en jeu dans les batteries à l’échelle atomique. Elle est cependant limitée par l'extrême sensibilité à la surface du matériau, avec une longueur typique de parcours...
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Energie solaire pour la transition énergétique
Stabilisation de dispositifs photovoltaïques Pérovskite par passivation avec des matériaux type Metal-Organic Frameworks
Les MOFs sont un type de matériaux poreux hybrides organiques-inorganiques avec des propriétés intéressantes du point de vue de la passivation des défauts de la pérovskite et de sa stabilité, notamment lumineuse. Par exemple : • Effet direct des composants du MOF comme agents de passivation : Les ions métalliques et ligands organiques peuvent passiver...
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Réseaux énergétiques intelligents
Composites magnétiques doux de type nanocristallins : Mise en forme des poudres et contrôle des propriétés magnétiques pour applications hautes fréquences
Contexte : L’atteinte de la neutralité carbone en 2050 passe par une électrification massive des usages. L’électronique de puissance (EP) est le système de contrôle qui permettra cette mutation (pénétration des EnR, intégration des micro-réseaux d’énergie, développement de la mobilité électrique) - Problématique : Les développements actuels des convertisseurs de l’EP visent à augmenter les...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Procédés de gravure séche innovants de matériaux exotiques
Les propriétés avantageuses (electro –optiques, - acoustisques, -mécaniques) de nouveaux matériaux comme l’ALN dopé Sc, le LNO, le LTO ou le KNN les rendent incontournables pour répondre aux besoins d’évolution de l’optique intégrée, les télécommunications (RF) et les microsystèmes. La réalisation de motifs aux dimensions submicroniques avec une vitesse d’attaque suffisante (>100nm/min), un profil de...
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Nano-caractérisation avancée
Mesure par scattérométrie de la distance focale d'exposition des outils de photolithographie en microélectronique
Depuis la fin des années 2000 avec l’arrivée des nœuds CMOS45nm, le contrôle des dimensions critiques (CD) des structures de l’étape photo-lithographie est devenu critique pour la fiabilité des circuits imprimés. La photo-lithographie optique demeure la technique la plus économique et la plus répandue pour la production grand volume dans l’industrie du semi-conducteur. Sur ce...
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Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique
Développement de procédés de dépôt/gravure par plasma pour une intégration SADP du nœud FD10
Le développement de nouveaux nœuds technologiques implique à la fois une réduction des dimensions critiques des motifs et une augmentation de leur densité. Depuis des années, le développement de stratégies de patterning multiple avec notamment le recours au Spacer Patterning (aussi noté SADP) s'est intensifié. Cette stratégie repose sur l'utilisation d'un motif sacrificiel sur lequel...
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Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes
Explorer l'avenir des communications par satellite : nouvelles antennes à réseaux transmetteurs à dépointage de faisceau sur un large secteur angulaire pour la transmission de données
Le CEA Leti propose un sujet de Doctorat pour développer de nouvelles antennes à balayage électronique efficaces pour la transmission de données des communication par satellite (Satcom). Des nouvelles architecture antennaires efficaces et à balayage électronique de faisceau sont essentielles pour les futures communications par satellite (Satcom). Les antennes à lentilles plates reconfigurables électroniquement, également...