Offres de Thèses, Stages et Post-docs

nombre d'offres : 60

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Date de début : 5 octobre 2020

Offre n° IMEPLAHC-CMNE-20-08-2020

                                           Offre de thèse : 2020-2023
Simulation de dichalcogénures de métaux de transition bidimensionnels pour des dispositifs mémoire

à l’ IMEP-LAHC / MINATEC / GRENOBLE UNIVERSITY – FRANCE KEYWORDS

 

 

KEYWORDS :
Density functional theory, quantum charge transport, nanoelectronics, numerical simulation.

PROJET DESCRIPTION:
Since the discovery of graphene in 2004, many other layered materials have been synthetized. Among them, transition metal dichalcogenides have attracted a strong interest for applications in nanoelectronics thanks to their semiconducting nature with a variety of band gaps, and their atomic thickness, which allows an excellent electrostatic control. The possibility of stacking different layers has opened the path to innovative vertical devices, such as tunnel field-effect transistors for low-power electronics and printable electronics. The understanding of the electron transport through vertical 2D systems thus represents an important challenge for the future development of 2D electronics.

The goal of the PhD is to theoretically and numerically investigate these vertical structures by exploring their electronic and transport properties. The focus will particularly be on atomristors, which are sandwiches of semiconducting 2D materials and metallic contacts. These systems have been shown to change their electrical resistance to high or low values when traversed by a large current. Such a phenomenon is due to modifications of the atomic structure, which are not clearly identified at present. It allows the use of these devices as memories or in radiofrequency switches, which is the goal of the ANR SWIT project.

These systems have an intrinsically quantum behavior, in the sense that the wave nature of electron governs the transport properties at the interfaces and in the 2D layers. Their simulation thus requires the use of a general electron transport approach, such as the non-equilibrium Green’s function formalism, as well as an ab initio atomistic description of the electronic structure based on the density functional theory.

The student will be asked to:

  • Calculate the electronic structure of sandwiches of transition metal dichalcogenides and metallic contacts by means of density functional theory simulations. The height of the resulting Schottky barriers will be estimated.
  • Calculate the electronic structure and the transport properties of the vertical structures in the presence of vacancies, substitutional impurities, dislocations or grain boundaries. The results will clarify the role of disorder in determining the resistance of the high-resistance state in atomristors.
  • Investigate the energetic stability of islands of the transition metal dichalcogenide with different structural phases or migrated metal atoms, and simulate their impact on the transport properties of the vertical structure. The aim is to understand the physical mechanism of the switching in atomristor and to explore the low-resistance state.

This work will require learning and using numerical codes for ab initio calculations and quantum transport simulations.

There will be regular interactions with the experimental colleagues of CEA-LETI and IEMN in the frame of the SWIT project. The results of the student will be important to identify the ideal combinations of transition metal dichalcogenides and metallic contacts to obtain devices with a very high resistance in the off state, and to clarify the switching mechanism.

CANDIDATE PROFILE :

  •  Training in physics and/or electronics, with a solid knowledge of condensed matter physics
  • Basic knowledge of computer programming for numerical simulation
  •  Previous experience with density functional theory will be a plus

The candidate must hold a master degree (equivalent to a master M2R in France) or an equivalent university degree eligible for the EEATS Doctoral School of Université Grenoble Alpes.

DETAILS :
Co-supervisors: Alessandro CRESTI (IMEP-LaHC), François TRIOZON (CEA-LETI)
Funding: ANR project SWIT (SWItches based on Transition metal dichalcogenides for RF applications)
Thesis starting date: October/November 2020
Thesis duration: 3 years

ABOUT THE RESEARCH INSTITUTES :
IMEP-LaHC  is a “unité mixte de recherche” involving Grenoble INP, Université Grenoble Alpes, Université Savoie Mont Blanc and CNRS.
It is located within the Minatec innovation pole, in Grenoble. The laboratory employs 49 researchers, 15 engineers and technicians, 3 postdoctoral fellows, and 42 PhD students.
It has collaborations with several universities and research centers, large industrial groups (ST-Microelectronics, IBM, Motorola, etc.), and preindustrial microelectronics centers (LETI, LITEN, IMEC, Tyndall).
CEA-LETI  is a research institute for electronics and information technologies employing more than 1000 researchers, engineers and technicians.
It hosts a large technological platform (clean rooms, physico-chemical characterization). It is mainly funded by industrial partnerships.
It relies on a strong scientific expertise: partnerships with CEA/DRF (Fundamental Research Division) and academic institutes (CNRS, Universities) via national and European funding.
The PhD student will work within the team “Composant MicroNanoElectronique” of IMEP-LaHC and in very close collaboration with the team “Simulation et Modélisation” of LETI.

CONTACTS :
Send a CV, a letter of motivation, photocopies of diplomas and academic record with ratings, and two recommendation letters to:
Dr. Alessandro Cresti, CNRS researcher at IMEP-LaHC, email: alessandro.cresti@grenoble-inp.fr
Dr. François Triozon, researcher at CEA-LETI, email: francois.triozon@cea.fr

The position will remain open until it is filled.

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLAHC-CMNE-20-08-2020
  • Contact : alessandro.cresti@grenoble-inp.fr

Simulations et modélisation OxRAM basées sur HfO2

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Date de début : 1 octobre 2020

Offre n° SL-DRT-20-1280

  • Mots clés : Condensed matter physics, chemistry & nanosciences, Technological challenges, Numerical simulation, Physique mésoscopique, DCOS, Leti
  • Laboratoire : DCOS / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-1280
  • Contact : thierry.poiroux@cea.fr

Architecture de lecture de qubit silicium permettant de construire un ordinateur quantique à grande échelle

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Date de début : 1 octobre 2020

Offre n° SL-DRT-20-1270

Les ordinateurs quantiques pourraient bientôt être en mesure de résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs conventionnels. Ces ordinateurs ne manipulent plus les électrons comme des particules, mais comme des ondes qui maintiennent des relations de phase et peuvent interférer. La préparation, la manipulation cohérente et la lecture des états quantiques sont une option prometteuse pour fabriquer des bits quantiques (qubits) est de stocker des électrons dans des boites quantiques de silicium et de manipuler leur spin. Le CEA Grenoble fabrique et caractérise de tels dispositifs sur une ligne de fabrication quasi-industrielle, et développe des outils appropriés pour leur modélisation. L’objectif de la thèse est de concevoir et caractériser électriquement une architecture de lecture pour le calcul quantique à grande échelle. L’étudiant devra travailler sur un schéma d’intégration innovant pour surmonter les défis de l’initialisation et de la lecture dans de grandes matrices de boites quantiques. L’architecture devra être compatible avec la correction d’erreur quantique et la mise en œuvre des protocoles associés. Elle devra prendre en compte les spécificités matérielles de si licon spin qubits.

La thèse s’appuiera sur une étude de simulation préliminaire sur l’impact de la forme de la matrice, de ses dimensions, et du choix des matériaux pour fabriquer les qubits.

  • Mots clés : Engineering sciences, Technological challenges, Electronics and microelectronics - Optoelectronics, Emerging materials and processes for nanotechnologies and microelectronics, DCOS, Leti
  • Laboratoire : DCOS / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-1270
  • Contact : maud.vinet@cea.fr

Caractérisations des défauts électroniques dans les cristaux pérovskites utilisés pour l’imagerie X médicale

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Date de début : 1 septembre 2020

Offre n° SL-DRT-20-0690

Le laboratoire architecture des systèmes photoniques fait partie du département optronique CEA LETI. Il a une solide expertise dans le développement de nouveaux modules de détection RX comprenant un détecteur semi-conducteur ou scintillateur associé à une électronique de lecture pour l’imagerie par rayons X ou gamma dans les domaines de l’imagerie médicale ou du contrôle pour la sécurité.

L’objectif de cette thèse est d’étudier les niveaux de pièges dans la bande interdite d’un nouveau matériau semi-conducteur à base de pérovskites pour la détection directe des rayons X développé pour la radiographie médicale. Son utilisation sous forme de dispositifs photoconducteurs dans les imageurs matriciels devrait permettre d’améliorer la résolution spatiale des images et d’augmenter le signal, donc de réduire la dose administrée au patient, voire de donner accès à de nouvelles informations sur la composition des tissus.

Pour cela, le doctorant, physicien et expérimentateur, devra développer des bancs de test pour identifier et caractériser les niveaux de pièges électroniques dans le volume des cristaux et aux interfaces des dispositifs détecteurs. Il déterminera qualitativement et quantitativement les défauts électroniques des couches cristallines épaisses élaborées dans le cadre d’un doctorat au CEA LITEN. En particulier, le doctorant modélisera l’effet des niveaux pièges identifiés, sur les performances des dispositifs. En parallèle, le doctorant étudiera l’origine du courant d’obscurité dans les dispositifs pérovskites. Les résultats seront corrélés aves les mesures expérimentales de caractérisations des dispositifs photodétecteurs sous X réalisées dans le cadre d’un doctorat en cours au CEA LETI. Ces résultats permettront d’orienter les développements matériaux et des dispositifs dans le but de minimiser ces défauts et d’améliorer les performances des détecteurs.

  • Mots clés : Engineering sciences, Technological challenges, Materials and applications, Photonics, Imaging and displays, DOPT, Leti
  • Laboratoire : DOPT / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-0690
  • Contact : eric.grosdaillon@cea.fr

Etude des mécanismes de dégradation et Fiabilité dynamique des composants GaN sur Si

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Date de début : 1 octobre 2020

Offre n° SL-DRT-20-0430

Les composants de puissance GaN sur Si sont aujourd’hui vus comme la prochaine génération de composants « mass market » pour la conversion d’énergie électrique à haut rendement. Dans ce cadre, le LETI développe sa propre filière GaN sur Si (compatible CMOS) allant du substrat au module final. Ces dispositifs doivent opérer des commutations entre un état de forte tension (~650V) et de fort courant (~20A) à des fréquences élevées (> 100kHz). Les performances statiques et dynamiques étant établies, il est nécessaire de tester la fiabilité de ces composants lors des état de fort stress (OFF et commutation OFF -> ON) ainsi que de comprendre les mécanismes de dégradation sous-jacent afin de stabiliser la technologie et de prétendre à un transfert industriel.

Dans la continuité du stage sur le développement des mesures dynamiques sur dispositifs GaN sur Si, le candidat aura en charge :

– La finalisation des solutions de mesures ainsi que leurs évolutions notamment pour porter ces tests de dégradation sur prober (détermination de la faisabilité et des limitations)

– De l’étude approfondie de la dégradation des performances électriques des transistors (Ron, Vth, Sw…) ou des diodes (Vf, Ron) lors de stress de type AC ou DC afin de déterminer les mécanismes susceptibles de diminuer la fiabilité des composants

– La réalisation et la détermination des limites de fonctionnement de la technologie GaN sur Si via des tests de type SSOA (Switching Safe Operating Area)

– La compréhension et la localisation des points de défaillance sur les transistors et la diodes GaN sur Si

– De proposer des solutions techniques afin d’augmenter la durée de vie des composants auprès du laboratoire LC2E

Le candidat devra faire preuve d’esprit d’équipe, de curiosité et d’une grande autonomie

  • Mots clés : Engineering sciences, Technological challenges, Electronics and microelectronics - Optoelectronics, Emerging materials and processes for nanotechnologies and microelectronics, DCOS, Leti
  • Laboratoire : DCOS / Leti
  • Code CEA : SL-DRT-20-0430
  • Contact : william.vandendaele@cea.fr
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