Offres de Thèses, Stages et Post-docs

nombre d'offres : 23

(pourvue) Réalisation et optimisation de biocapteurs à base de nanolignes SiC pour la détection électrique d’ADN

Mail Sélection

Date de début : 1 octobre 2018

Offre n° IMEPLaHC-11062018-CMNE


Sujet de Thèse 2018
Réalisation et optimisation de biocapteurs à base de nanolignes SiC pour la détection électrique d’ADN

Contexte scientifique :
La détection rapide et directe de faible quantité de biomolécules permet d’améliorer la précocité des diagnostics médicaux de certaines maladies graves comme les cancers, et peut être utilisée pour détecter in situ la présence de virus pathogènes ou d’OGM pour l’industrie agroalimentaire, la protection de l’environnement et la biodéfense.
Actuellement, de nombreuses recherches sont menées sur des dispositifs nanoélectroniques à base de nanofils de silicium [1] pouvant réaliser de telles détections avec une très grande sensibilité. Pour ces applications, le carbure de silicium (SiC) peut remplacer avantageusement le silicium. En effet, le SiC est déjà utilisé pour de nombreuses applications biomédicales: recouvrement de prothèses et de stents, structures biomimétiques et reconstruction cellulaire. Très récemment, il est apparu comme le meilleur candidat semiconducteur biocompatible [2], ce qui offre de nouvelles perspectives d’intégration de capteurs in-vivo.

Objectif du projet :
Notre projet de recherche vise à développer des transistors de type NWFET (NanoWire Field Effect Transistors) à base de nanostructures de SiC pour différentes applications : nanoélectronique dans des environnements critiques (température, gaz, rayonnement) ou nanocapteur de température, de gaz ou de molécules
biologiques. Ce projet s’intègre pleinement dans les axes du pôle « Physique, Ingénierie et Matériau » de l’Université Grenoble Alpes, ainsi que dans les thématiques d’importants programmes en cours au niveau local, national et international comme le Labex MINOS (Laboratoire de Minatec sur la Miniaturisation des Dispositifs Innovants de la Nanoélectronique), l’IRT Nanoélectronique et l’Institut Sinano.
Nous avons validé le concept de transistors à nanofil de SiC lors de thèses précédentes en aboutissant à un premier démonstrateur à l’échelle internationale [3, 4, 5]. Le greffage et la détection électrique d’ADN grâce aux NWFET réalisés à base de 2 types de nanostructures innovantes de SiC ont été démontrés [6, 7, 8, 9, 10]. Dans la continuité de ces travaux, cette nouvelle thèse a pour objectif de développer des biocapteurs à base de nanolignes gravées et d’optimiser les caractéristiques et les performances de ce dispositif en termes de sensibilité, limite de détection, réversibilité, sélectivité, stabilité et temps d’acquisition.

Programme de la thèse  :
Lors de la thèse, le doctorant prendra en charge l’élaboration des nanolignes à base de SiC, la réalisation des transistors de type NWFET, leur fonctionnalisation en allant jusqu’à la détection électrique de l’ADN. Les travaux seront menés au sein de 2 laboratoires grenoblois partenaires dans ce projet : IMEP (site grenoblois du laboratoire IMEP-LAHC) et LMGP. Les 4 grandes étapes du programme sont :

  1. Elaboration des nanolignes SiC par 2 méthodes
    – Par gravure ICP (Inductively Coupled Plasma) de nanolignes dans une couche épitaxiée SiC de qualité et dopage contrôlés (IMEP) [4].
    – Par gravure ICP de nanolignes dans un film Si sur SOI (Silicon On Insulator) puis carburation de ces nanolignes Si dans un réacteur dédié à la croissance épitaxiale de type CVD (Chemical Vapor Deposition) afin d’obtenir des nanolignes coeur Si /coquille SiC (collaboration avec Univ. Parme et Univ South Florida). Des techniques comme la microscopie à force atomique AFM, la microscopie à transmission TEM, la spectroscopie Raman ainsi que la spectroscopie de photoélectrons XPS, seront utilisées pour les caractérisations physiques et l’optimisation des nanolignes obtenues (LMGP).
  2.  Réalisation technologique des NWFETs
    Des nanodispositifs à grille arrière, à base de ces nanostructures SiC, seront élaborés grâce aux moyens technologiques de la Plateforme Technologique Amont (PTA) situé à Minatec en utilisant des techniques de dépôt et gravure, ainsi que les techniques avancées de lithographie ebeam et lift off pour la réalisation de microcontacts optimisés (IMEP).
  3.  Fonctionnalisation et hybridation
    Le greffage covalent des sondes d’ADN sur les deux types de nanostructures sera réalisé de façon localisée en combinant, d’une part, un processus de fonctionnalisation chimique approprié [7], et d’autre part, la lithographie électronique (LMGP) [8]. La caractérisation électrique des biocapteurs sera menée sur les deux variantes technologiques et entre chaque étape de fonctionnalisation (IMEP).
  4.  Détection électrique de l’ADN : évaluation et optimisation des performances
    A l’issue de la détection électrique de l’hybridation des molécules, les expérimentations porteront sur l’évaluation et l’optimisation des performances : étude de la sensibilité, limite de détection, réversibilité, stabilité et sélectivité.
    Des techniques, comme la mesure du courant (statique et temporelle), de l’impédance, du bruit électrique, seront utilisées sur les deux variantes de NWFETs (IMEP). Par ailleurs, l’acquisition en temps réel sera étudiée et développée par la mise en place de systèmes microfluidiques (LMGP).


Références:

[1] N. Gao, W. Zhou, X. Jiang, G. Hong, T-M Fu, C.M. Lieber, “General Strategy for Biodetection in High Ionic Strength Solutions Using Transistor-Based Nanoelectronic Sensors”, Nano Letters. 15, p2143−2148 (2015)
[2] S.E.Saddow, Silicon Carbide Biotechnology: A Biocompatible Semiconductor for Advanced Biomedical Devices and Applications. Elsevier Sciences (2011)
[3] K. Rogdakis, thèse de l’Université de Grenoble (2010)
[4] J.H. Choi, thèse de l’Université de Grenoble (2013)
[5] M. Ollivier, thèse de l’Université de Grenoble (2013)
[6] L. Fradetal, thèse de l’Université de Grenoble (2014)
[7] L. Fradetal, V. Stambouli,, E. Bano, B. Pelissier, J.H. Choi, M. Ollivier, L. Latu-Romain, T. Boudou, I. Pignot-Paintrand, “Bio-Functionalization of Silicon Carbide Nanostructures for SiC Nanowire-Based Sensors Realization”; Journal of Nanoscience and Nanotechnology 14, 5, p3391–3397 (2014)
[8] J.H.Choi, L.Latu-Romain, E.Bano, F.Dhalluin, T.Chevolleau, T.Baron, ”Fabrication of SiC nanopillars by inductively coupled SF6/O2 plasma etching”, Journal of Physics D: Appl. Phys. 45 p235204 (2012)
[9] M. Ollivier, L. Latu-Romain, M. Martin, S. David, A. Mantoux, E. Bano, V. Soulière , G. Ferro, T. Baron, « Si–SiC core–shell nanowires », J. Crystal Growth 363 p158-163 (2013)
[10] L. Fradetal, E. Bano, G. Attolini, F. Rossi, and V. Stambouli, “A Silicon Carbide nanowire field effect transistor for DNA detection”, Nanotechnology 27 (23) p235501 (2016)

Financement : :
Le contrat doctoral sera financé par l’Université Grenoble Alpes dans le cadre de l’Ecole Doctorale EEATS.

Candidatures :
Le candidat recherché est diplômé d’un Master Recherche dans le domaine des Micro-Nanotechnologies ou titulaire d’un diplôme d’ingénieur du même domaine (et avoir démontré des aptitudes à la recherche). Une expérience dans les procédés salle blanche et en caractérisation de dispositifs seraient un plus.
CV, notes de Master (M1 et M2) et lettre de motivation sont à adresser au directeur de thèse et co-encadrant avant le 10 juin 2018 pour un dépôt de dossier le 12 juin 2018

Edwige BANO , IMEP- LAHC , edwige.bano@grenoble-inp.fr
Valérie STAMBOULI , LMGP , valerie.stambouli-sene@grenoble-inp.fr
Si sa candidature est retenue, le candidat devra ensuite s’inscrire à l’Ecole Doctorale EEATS :
https://www.adum.fr/as/ed/page.pl?site=edeeats

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc, LMGP
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc / LMGP
  • Code CEA : IMEPLaHC-11062018-CMNE
  • Contact : edwige.bano@grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.

(pourvue) Système Passifs Radio-fréquences Innovants Transparents, Hybrides de nanocelluloses et nanofil d’argents

Mail Sélection

Date de début : 1 octobre 2018

Offre n° IMEPLaHC-07062018-RFM

Project : E-Transparent

Système Passifs Radio-fréquences Innovants Transparents, Hybrides de nanocelluloses et nanofil d’argents
_____________________________________________________

  •   PhD Start : 01/10/2018
  • Univ. Grenoble Alpes – IDEX Allocation
  •   Application deadline : 30/06/2018

    Project Description
    Electromagnetic waves are present everywhere and are used in many devices for industrial as well as in everyday life applications. Defense and Security, Building and Smart environments, Health, Telecommunications, packaging & logistic constitute huge markets. Applications concerning health monitoring, mobile phone, Wi-Fi, RFID Identification/Authentication, NFC contactless payment, show continuing technological and economical growths.
    Nevertheless, several new and large markets cannot be addressed due to the drawbacks of the key component: the antenna, which is usually fabricated by printing (or etching) metal patterns on rigid or conformable substrates. The standard material used as metallic electrode is non transparent silver spherical particles. Thus, cost and low optical transparency are clearly the limiting factors to integrate antennas or RF patterns onto transparent surfaces such as windows, touchscreens or windscreens, transparent packaging, etc. Flexible, transparent and low cost antennal devices will create these new fields of applications.
    The main goal of this PhD thesis is to produce innovative transparent RF patterns with scalable techniques, in a standard environment, to address electromagnetic (EM) applications such as RF antennas, shielding, filters with a focus in smart packaging and building field.
    Based on the complementary expertise of participants (nanocellulose, ink formulation, radio-frequence), the objective of E-Transparent project will focus on the development of transparent and conductive hybrid system based on nanocelluloses (NFC/NCC) combined with a conductive material (silver nanowires, carbon nanotubes, conductive polymer) to address RF applications.Leaving aside the initial bibliographic study, the following survey and the final redaction of the thesis manuscript, PhD Student will work into 3 tasks, as detailed below:Task 1    Conductive and transparent nanocellulose suspension design
    Target    Reach the performances specified by the targeted RF application (antenna, shielding, etc)
    Subtask  :
    1.1: Identification of the most suitable raw materials (Nanocelluloses, Conductive materials, additives) and nanocellulose functionalization
    1.2:  Formulation and optimization towards RF application requirements
    1.3:  Hybrid system characterization and colloidal stability parametersTask 2    Processability and patterning of nanocellulose suspensions:
    Target    Production of thin patterning layers
    Subtask:
    2.1: Patterning layer obtained by an additive deposition processes (spray, printing, ect.)
    2.2:  Patterning layer obtained by a substractive process
    2.3:  Patterns characterization (thickness, pattern resolution, printing default, electronic performances, etc.)Task 3    RF system production and demonstrator development
    Target    Characterize the transparent RF system produced
    Subtask:
    3.1: RF pattern design and Characterization of RF properties – Identification of achievable specifications
    3.2: Understanding of the output properties/formulation/processing/pattern cross correlation
    3.3: Demonstrator preparationDue to the multidisciplinary domains of the skills involved, the PhD thesis will be performed between two laboratories located in Grenoble: LGP2  and IMEP-LAHC
    LGP2: http://pagora.grenoble-inp.fr/recherche/recherche-laboratoire-genie-des-procedes-papetiers-lgp2–349729.kjsp
    IMEP-LAHC: http://imep-lahc.grenoble-inp.fr/

    Candidate profile:

  • Holding a Master or Engineer degree in material science
  •   Given the multidisciplinary nature of the project, different skills can be promoted :
    –   Expertise in Cellulose-based materials
    –  Expertise in process engineering (printing processes, coating, etc…)
    –  Expertise in complex fluid formulation and characterization (Rheology)
    –  Expertise in Radiofrequency
  •   Good english level
  •    Autonomy, professionalism, capacity to analyze and synthesize, motivation, ability to work in a teamTo apply for this PhD offer, please send a detailed CV, a letter stating the reasons of your application and the contact information of a referring person if possible.

    Contact Information :
    Dr. Aurore DENNEULIN (LGP2),Tel : +33 476 826 928 ,aurore.denneulin@pagora.grenoble-inp.fr
    Pr. Tan Phu Vuong, (IMEP-LaHC),tan-phu.vuong@minatec.grenoble-inp.fr
    Dr Julien BRAS  (LGP2), Tel : +33 476 826 915
  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-07062018-RFM
  • Contact : tan-phu.vuong@minatec.grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.

Système de mesure intégré sub-millimétrique 4 ports

Mail Sélection

Date de début : 1 octobre 2018

Offre n° IMEPLaHC-06042018-RFM

 

 

 

 

Candidature à une bourse ministérielle Candidature à une bourse ministérielle
RFIC -Lab /IEMN /IEMN
Laboratoire de Radio-Fréquences et d’ Intégration de Circuits  (en création)
Institut d’Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie
Sujet de Thèse
Système de mesure intégré sub Système de mesure intégré sub-millimétrique millimétrique 4port
Mots clés : Mesure millimétrique in-situ, caractérisation petit signal intégré

1. Contexte : problématique des mesures dans le domaine sub-millimétrique
Depuis 2003, les applications de type  radar (imagerie et sécurité dans les aéroports, (imagerie et sécurité dans les aéroports, imagerie médicale, détection de tumeur, dépistage génétique)  et communication sans fil (inter-satellite  et spatiale) ont connu une évolution croissante au fil des années. Que ce soit en termes de résolution pour les radars ou en termes de débit pour les communications sans fil, qui sont de plus en plus  élevés, la bande passante des circuits mise en jeu doit obligatoirement augmenter (théorème de Shannon). Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniq Shannon). Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniq Shannon). Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniq Shannon). Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniq Shannon). Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniq Shannon). Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniq Shannon). Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniq Shannon).
Aujourd’hui, avec l’apparition de technologies photoniques  sur silicium, la nécessité d’avoir des circuits électroniques fonctionnant  au -delà de 110 GHz apparait comme nécessaire. Aux fréquences millimétriques, les méthodes classiques de caractérisation de dispositifs microélectroniques intégrés sont réalisées  à l’aide d’un analyseur vectoriel de réseaux  (AVR) et de pointes de mesure. Au -delà de 110 GHz, les mesures petits signaux (paramètres S) posent de réelles difficultés alors qu’elles donnent bons résultats jusqu’à  110 GHz [1].  Pour accéder aux paramètres S du Dispositif Sous Test (DST), ces techniques consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR consistent à calibrer l’AVR au niveau des pointes de mesures  puis une étape d’épluchage (de une étape d’épluchage (deune étape d’épluchage (deune étape d’épluchage (de une étape d’épluchage (deune étape d’épluchage (deune étape d’épluchage  (de -embedding) permet de s’affranchir des effets parasites des plots de mesure et des lignes d’accès. Ces méthodes d’ épluchage sont  limitées en fréquence. En effet , elles  prennent difficilementen compte les en compte les effets de couplage  (entre les pointes de mesure  et  le substrat) ainsi  les discontinuités  engendrées par les accès [2].
De plus , il n’existe  aucun appareil commercial de caractérisation qui soit capable de mesurer les paramètres S directement avec 4 ports  au -delà delà delà de 140 GHz .
2. Solution investiguée : conception d’un système de mesure intégré
La solution que nous proposons consiste à intégrer une partie du système de mesure directement dans le wafer, au plus près du DUT. Cette solution est similaire à un AVR dont une partie serait intégrée sur silicium. L’avantage de cette solution est qu’elle permet d’injecter dans le wafer un signal à des fréquences raisonnables entre 35 et 55 GHz. Ensuite ces fréquences peuvent être quadruplées dans le wafer en intégrant un multiplieur de fréquence à l’entrée du DUT. Afin d’atteindre les spécifications requises pour ce système au-delà de 110 GHz, il sera nécessaire de travailler avec une technologie avancée qui donne de bonnes performances en terme de pertes (nécessité d’avoir des conducteurs épais dans les couches métalliques supérieures) et de bruit dans le domaine sub-millimétrique. Un certain nombre de blocs élémentaires de ce système ont déjà été réalisés par différents doctorants (conception à l’IMEP-LAHC et caractérisation à l’IEMN). Ces blocs ont été conçus en technologie BiCMOS HBT SiGe 55nm de STMicroelectronics [3-7] dans le cadre du projet ANR 2014-2018 BISCIG soutenu par l’Agence Nationale de la Recherche (http://biscig.grenoble-inp.fr/). Cette technologie est extrêmement performante en bande millimétrique, aussi bien au niveau du Back End pour les circuits passifs (métaux épais) qu’au niveau du Front End pour les circuits actifs (fT/fmax=300/400 GHz). Ces blocs doivent être maintenant correctement assemblés et optimisés pour réaliser un véritable système de mesure performant qui n’existe pas encore sur le marché.

 

3. Sujet de thèse, objectifs et collaborations
Le doctorant devra concevoir ce système complet de mesure 4 ports, petits signaux en full differential (Figure 1) en technologie BiCMOS 55nm pour des fréquences comprises entre 140 et 220 GHz (Bande G) en s’appuyant sur les travaux déjà réalisés dans cette thématique.
L’objectif à terme est d’intégrer tout le système de mesure dans la pointe de mesure RF.
Le doctorant travaillera au RFIC-Lab en étroite collaboration avec la société STMicroelectronics qui fournit la technologie BiCMOS 55nm et au laboratoire IEMN à Lille où la caractérisation des circuits s’effectuera.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1 Système de mesure millimétrique intégré quatre ports différentiels [140-220] GHz où les blocs élémentaires déjà conçus sont en orange, les blocs à concevoir en bleu.

4. Profil du candidat
Des compétences en conception électronique analogique sous Cadence et ADS seront  nécessaires pour mener à bien ce travail.

 

5. Contacts
Merci d’envoyer un CV et une lettre de motivation  (avant le 5 juin 2018  ) à :
Jean-Daniel ARNOULD, 04.56.52.95.59. jean-daniel.arnould@grenoble -inp.fr
Estelle LAUGA-LARROZE, 04.56.52.94.80,  estelle.lauga – larroze@univ -grenoble-alpes.fr
Christophe GAQUIERE, 03.20.19.78.29, christophe.gaquiere@iemn.univ -lille1.fr
6. Bibliographie
[1] B. Zhang,  et al. et al. « On the De -Embedding Issue of Millimeter-Wave and Sub-Millimeter -Wave Measurement and Circuit Design », IEEE Trans. on Comp., Pack. and Manufact. Tech., vol. 2, no 8, pp. 1361-1369, 2012.
[2] N. Derrier, et al. « State-of -the-art and future perspective and de-embedding techniques  for characterization of advanced SiGe HBTs featuring  sub-THz fT/fMAX »,  in 2012 IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits  and Technology Meeting (BCTM) 2012, pp. 1-8.
[3] X. -L. Tang et al. « A Traveling-Wave CMOS SPDT  Using Slow-Wave Transmission Lines for Millimeter-Wave Application » IEEE Electron Device Letters, vol. 34, no 9, pp. 1094-1096, 2013
[4 ] X. -L. Tang,et al., « Performance Improvement Versus CPW and Loss Distribution Analysis of Slow-Wave CPW in 65 nm HR-SOI CMOS Technology », IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 59, no 5, pp. 1279 -1285, may 2012.
[5] Lugo-Alvarez, J., A. Bautista, F. Podevin, et P. Ferrari. «High-directivity compact Slow-wave CoPlanar Waveguide couplers for millimeter-wave applications». In 44th European Microwave Conference, EuMC’14, 1-4. Roma, Italy, 2014. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01021205.
[6] W. Aouimeur, J. Moron-Guerra, A. Serhan, S. Lepilliet, T. Quemerais, D. Gloria, E. Lauga-Larroze, J.-D. Arnould, C. Gaquière, “A G Band +2 dBm Balanced Frequency Doubler in 55 nm SiGe BiCMOS”, IEEE Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF Systems (SIRF), Phoenix, jan 2017.
[7] W. Aouimeur, J. Moron-Guerra, A. Serhan, S. Lepilliet, T. Quemerais,D. Gloria, E. Lauga-Larroze, J.-D. Arnould, C. Gaquière, “A G Band Frequency Quadrupler in 55 nm BiCMOS for Bist Applications”, IEEE International Workshop on Integrated Nonlinear Microwave and Millimetre-Wave Circuits, INMmiIC2017, Autria, April 2017

  • Mots clés : Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-06042018-RFM
  • Contact : jean-daniel.arnould@grenoble-inp.fr

(pourvue) Développement de Couches Minces de ZnO avec Dopage Contrôlé pour leur Intégration dans des Dispositifs Piézoélectriques sur Silicium

Mail Sélection

Date de début : 3 septembre 2018

Offre n° IMEPLaHC-16052018-CMNE

                                                     

          Bourse de Thèse financée sur projet CDP – 2018-2021
Développement de Couches Minces de ZnO avec Dopage Contrôlé pour leur Intégration dans des Dispositifs Piézoélectriques sur Silicium

Sujet détaillé :
Les dispositifs piézoélectriques (PZ) connaissent un intérêt croissant en tant que micro-source d’énergie par la récupération d’énergie ambiante et que capteurs via l’effet PZ direct. En tant que matériau composé d’éléments abondants, peu cher et biocompatible, l’oxyde de zinc (ZnO) possède de nombreux atouts, comme de forts coefficients PZ pour un semiconducteur et une intégration compatible sur silicium. L’une des limites majeures du ZnO demeure toutefois son fort dopage résiduel de type n, qui mène à une densité importante de porteurs de charge écrantant le potentiel PZ généré sous sollicitations mécaniques. Les valeurs typiques de potentiel PZ généré sont ainsi de l’ordre de quelques dizaines de mV, ce qui diminue d’autant l’efficacité des dispositifs de micro-source d’énergie et la sensibilité des capteurs. L’un des enjeux majeurs vise donc à réduire significativement le dopage résiduel de type n dans le ZnO afin de limiter le plus possible la densité de porteurs libres.

Le travail de cette thèse consistera à développer sur silicium la croissance de couches minces de ZnO par dépôt chimique en phase vapeur et aux organo-métalliques et à maîtriser leurs propriétés structurales et électriques reliées au dopage. Ces propriétés seront étudiées par une grande variété de techniques de caractérisation structurale (microscopie électronique à balayage et en transmission, diffraction de rayons X, …) et électrique (microscopie à force atomique en modes sMIM/SMM, effet Hall en température, …). Une intégration de ces couches minces dans des dispositifs PZ sera effectuée afin de déterminer les performances obtenues en termes de potentiel de sortie et de coefficients PZ associées. Une corrélation avec des simulations théoriques intégrant les propriétés PZ et semiconductrices pourra être envisagée suivant une méthode par éléments finis. Une extension possible de ce travail concernera la fabrication de réseaux de nanofils de ZnO par dépôt chimique en phase vapeur et aux organo-métalliques afin de pouvoir procéder à une comparaison directe avec les couches minces fabriqués suivant le même procédé. L’ensemble des procédés employés et développés sera compatible avec une intégration sur silicium et visera à limiter autant que possible le budget thermique ainsi qu’à utiliser des précurseurs chimiques et recettes durables. Une des facettes du travail de thèse sera de prendre en compte le risque matériaux dans une approche pluridisciplinaire et globale incluant les Sciences Humaines et Sociales.

Lieu et durée :
Le candidat travaillera au sein du Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP, équipe Nanomatériaux et Hétérostructures Avancées (NanoMat)), de l’Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique (IMEP-LAHC, équipe Composants Micro Nano Electroniques), et du Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (LTM, équipe Nanomatériaux & Intégration), en collaboration avec le Laboratoire TIMA dans le cadre du projet CDP NEED. Une collaboration avec les laboratoires CERAG et PACTE sera également mise en place pour traiter les aspects interdisciplinaires liées aux Sciences Humaines et Sociales.

Durée de la thèse:
36 mois à partir de l’automne 2018

Profil & compétences requises :
Le candidat recherché est élève de grande école, d’école d’ingénieurs et/ou de Master 2R dont la formation est axée principalement sur la science et génie des matériaux, la physique des semiconducteurs et/ou la physique des composants. Des aptitudes pour le travail en équipe et l’expression en anglais orale et écrite seront appréciées. Nous recherchons des candidats dynamiques, motivés par le travail en laboratoire et ouverts à une approche pluridisciplinaire incluant les risques matériaux dans le cadre des Sciences Humaines et Sociales.
Financement de thèse acquis : Projet CDP NEED (2018 – 2021).

Contacts  :   
Gustavo ARDILA    ardilarg@minatec.grenoble-inp.fr                Tel : 04 56 52 95 32

Vincent CONSONNI    vincent.consonni@grenoble-inp.fr    Tel : 04 56 52 93 58

Bassem SALEM    bassem.salem@cea.fr                                 Tel : 04 38 78 24 55

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-16052018-CMNE
  • Contact : ardilarg@minatec.grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.

(pourvue) Analyse, méthodologie de conception et validation expérimentale des amplificateurs distribués en technologie silicium avancée

Mail Sélection

Date de début : 1 septembre 2018

Offre n° IMEPLaHC-17052018-RFM

                                                     PhD POSITION                                                                                                                                                                                                         Theory, design methodology and experimental validation
of distributed amplifiers in advanced silicon technologies

Laboratory: Research will be done at the RFIC-Lab (under creation)

Supervisor: Antonio Souza, Florence Podevin & Sylvain Bourdel

Phone: +33 4 56 52 95 67

E-mail: antonio.lisboa-de-souza@grenoble-inp.fr

Objectives:
Distributed amplifiers are of main concern in systems requiring very high gain-bandwidth products. At millimeter-wave frequencies, parasitic elements of lumped components become hard to model and control, while standard transmission lines are bulky and offer a limited flexibility in terms of characteristic impedances above 50 Ohm. To circumvent those restrictions, the PhD student will evaluate the use of a new kind of high impedance transmission line in distributed amplifiers, aiming to improve the amplifier´s gain-bandwidth product, matching and design flexibility. Taking into account aspects such as DC power, stability, Noise Figure and fabrication dispersion, the PhD student will propose an experimentally validated design methodology underlining the main tradeoffs that can be encountered in CMOS or BiCMOS technologies.

Context for millimeter-wave distributed amplifiers:
Mobile data transfer has exploded with the deployment of 4G and with the new needs created by this technology. According to Cisco´s Global Mobile Data Traffic Forecast Update 2016-2021, the annual Global IP traffic reached 1.2.1021 bytes in 2016, and will reach 3.3.1021 bytes in 2021. To address this demand, millimeter-wave systems (30-300 GHz) are required and so highly performing circuits at such frequencies. Especially, 5G working groups plan to aggregate a large number of physical channels to highly increase the effective data rate of mobile devices. When dealing with very high frequencies, distributed approach for active circuits is a well suited solution. Distributed systems allow the combination of a large number of channels, thus increasing the available bandwidth and hence the bit rate. This research area becomes a strategic field for the achievement of ultra-wideband communication systems. Traditionally, distributed circuits were dedicated to high cost wireline applications and designed using expensive technologies. The high performance of recent commercial CMOS/BiCMOS technologies now allows designing distributed circuits at low cost and could be a solution for the next generation of communication systems. In addition, specific techniques have been developed to reduce the size and increase the performance of passive circuits. Such techniques are very promising and surface efficient in modern CMOS/BiCMOS technologies. Moreover they also enable easy tuning capabilities of the passive circuits which are useful in the design of distributed circuits.

The research work consists in exploring the architecture of a transmission-line based distributed amplifier to be integrated into a standard CMOS/BiCMOS technology. A simplified illustration of a distributed amplifier is shown below. It is based on 2 propagation lines coupled by the transconductances of the transistors. The signal is amplified at each section of the input line and combined in the output line. Such structure can reach more than 100 GHz bandwidth in standard CMOS technologies.


Description of the Research Work:
The design of wideband distributed circuits requires the development of skills in the fields of passive circuits design (transmission lines, matching, electric and magnetic fields mapping, …) and also in active circuits design (PAs, oscillators, LNAs, …). This study will be based on the expertise developed in the laboratory in the field of active millimeter-wave circuits and innovative devices using slow-wave techniques. In this study, the input and output line of the amplifier will be designed considering different kinds of transmission lines.

A preliminary study has already been carried out and a first architecture has been recently proposed with an original design methodology, to be fabricated in July 2018. This approach is quite new and appears to be very promising in this research field that suffers from a lack of design/optimization methodologies. Quite unusual, the student will have the opportunity to characterize this circuit at the early beginning of his PhD thesis, what will strongly guide and help him in designing further circuits. Based on this preliminary study, the student will have to make a state of the art on the following topics: low-loss transmission lines, high frequency gain boosting methods for active cells, stability enhancement techniques, architectures and layout-oriented design for (distributed amplifier) compact circuits. The PhD student will then develop new types of distributed amplifier based on specific transmission lines (slow waves eventually), or by fully distributing the transconductances all along the transmission lines. The performance comparison will help to demonstrate the proposed ideas. During the PhD, the student will develop skills on:

–  passive circuits by using the tools and expertise available in the laboratory to design passives;
–  on active circuits linear and non-linear analysis; instrumentation and measurement, by using the laboratory infrastructure to characterize the circuits developed.

The work will be based on recent CMOS/BiCMOS technologies, such as the 55-nm BiCMOS technology of ST-Microelectronics, which is a quite innovative technology dedicated to millimeter waves applications.

Skills: Cadence, ADS, HFSS, Scilab or Matlab, Active and Passive RF circuits
This work will be performed in partnership with the Federal University of Paraiba (UFPB), Brazil, and some travels may be envisaged between University Grenoble-Alpes and UFPB.
Please send a CV and motivation letter (preferred before 5th of June) to: antonio.lisboa-de-souza@grenoble-inp.fr

                                                        

  • Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
  • Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
  • Code CEA : IMEPLaHC-17052018-RFM
  • Contact : antonio.lisboa-de-souza@grenoble-inp.fr
  • Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.
En naviguant sur notre site, vous acceptez que des cookies soient utilisés pour vous proposer des contenus et services adaptés à vos centres d’intérêts. En savoir plus
X