Offres de Thèses, Stages et Post-docs

                                                                                                        Offre de stage: Prototypage de cartes de jeux électroniques

Contexte :
Depuis 2023, un jeu sérieux modulable a été développé et prototypé. Cependant, ce jeu reste à des
prototypages et les scénarios de jeu sont encore limités.

Objectifs :
Ce projet vise à enrichir les contenus ainsi que développer des prototypages industrialisables.
Le stage consiste à :

• Collecter les ressources théoriques pour développer des scénarios pour le jeu
• Développer des prototypages industrialisables

Avantages :
Le ou la stagiaire bénéficiera des ressources humaines et matériels du laboratoire CROMA-Grenoble  et des interactions avec l’équipe pédagogique de l’IRT Nanoelec.

Compétences :
Niveau d’étude : L3 ou M1 en électronique ou microélectronique.
Compétences requises : Électronique de base, un goût pour jeux sérieux sera apprécié.

Contacts :
nhu-huan.nguyen@grenoble-inp.fr 04.56.52.95.57
laurent.montes@grenoble-inp.fr 04.56.52.95.2

• Mots clés : FMNT, IMEP-LaHc
• Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
• Code CEA : CROMA-DHREAMS-05-03-2024
• Contact : nhu-huan.nguyen@grenoble-inp.fr

                                              STAGE MASTER2
Caractérisation de Microélectrodes en Carbure de Silicium (SiC) pour interface neuronale.

Electric brain computer interfaces are based on electrode that collect or stimulate the neural activity.
For two decades many types of intracortcial microelectrode arrays have been developed  nevertheless long lasting neural implants are still missing to allow a proper of this technology toward clinical application. In this context, the SiCNeural project carried out by a French consortium is considering silicon carbide technology to overcome this barrier. Indeed, SiC offers multiple advantage for neural interface such including biocompatibility and high chemical stability. In this project, 60 microelectrode array for in vitro studies are developed to assess the performances of the SiC  components for neural recording and stimulation.

The role of the candidate will be to evaluate the electrochemical properties of the electrode array by cyclic voltammetry and impedance spectroscopy. The measurement will be performed both in physiological-like medium and in the presence of redox couple.
The candidate will have to implement a dedicated python code to automatize the analysis over the 60 electrode. Depending on the results, the candidate will be able to participate to the recording and stimulation of neural explants.

The candidate will participate to the SiCNeural project meeting to present and discuss her/his results.
This project is financially supported by ANR (French National Research Agency).

Requirement:
Good level in semi-conductor physics, good basics in impedance spectroscopy, standard basis in python coding. Some basis electrochemistry would be appreciated.

Starting date:
March 1st 2024

Duration:
5- 6 months

Location:
Grenoble Institute for Neurosciences (GIN) and IMEP-LAHC, Grenoble

Contact:
GIN : Clément Hébert
IMEP-LaHC : Edwige Bano

Web sites:
https://neurosciences.univ-grenoble-alpes.fr
https://imep-lahc.grenoble-inp.fr/
https://anr.fr/en/funded-projects-and-impact/fundedprojects/project/funded/project/b2d9d3668f92a3b9fbbf7866072501ef3f8b27fa36/?tx_anrprojects_funded%5Bcontroller%5D=Funded&cHash=acf2d0654534921c231ab26c503df423

• Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
• Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
• Code CEA : IMEPLAHC-CMNE-18-12-2023
• Contact : edwige.bano@grenoble-inp.fr

                                                                          MASTER 2 INTERNSHIP PROPOSAL           

                                                                Génération de seconde harmonique
                                       pour la caractérisation des interfaces diélectrique/silicium

                                                                                                              Début: Février 2024
                                                                                                              Durée: 5-6 months

The microelectronics and optoelectronics industry relies on complex dielectric/silicon stacked  structures. Such structures, which are needed in cameras, displays, MOS transistors, …, must have very well-defined material properties but also electrical properties in order for the device to work properly.
One challenge associated with the development of those stacks is to be able to characterize their  electrical properties at the chip level and in a non-destructive fashion.

A novel method to achieve non-destructive electrical characterization of interfaces using second harmonic generation (SHG) is currently under active development at IMEP-LaHC, within a collaboration with STMicroelectronics.  This technique has passed the demonstration stage, but in order to be used as an in-line metrology tool in the industry, it needs to prove its ability
to distinguish and quantify two different electrical properties of the interfaces: the trap density and the fixed charges. In order to provide this functionality, a  calibration procedure of the raw results from SHG measurement .must be developed and it is the aim of the internship. The calibration procedure will be obtained by characterizing simple
stacks using both SHG and other established characterization methods such as capacitance – voltage (C-V) measurements.

During the internship, the work will include:

• Understanding theoretical aspects: second harmonic generation, electric field distribution in semiconductor structures, charges and defaults at the
  interface between dielectric and semiconductor materials.
•  Using SHG characterization tool available at IMEP-LaHC to test simple stack structures under different configurations (influence of the laser power, influence of the substrate bias, …)
•  Develop a model to fit the experimental curves.
• Compare the SHG measurement with C-V measurements in order to provide a method to separate traps and fixed charges densities from SHG measurements.

The intern will work in close collaboration with permanent researchers and a post-doctorate fellow involved in this project from the laboratory.
She/he will participate to the meetings with STMicroelectronics to discuss project advancements. We are looking for motivated candidates, with strong knowledge in non-linear optics and/or semiconductor physics and who are willing to actively participate to a collaborative project. During this multidisciplinary internship, the student will develop both experimental and theoretical skills that can be put to profit for his/her future career in both academic and industrial worlds.

Applicants must send CV and motivations to the contact indicated below. Interviews will be conducted to explain the project and assess whether both side will benefit from the collaboration.

Contacts:
Irina IONICA, Irina.Ionica@grenoble-inp.fr
Lionel BASTARD, Lionel.Bastard@grenoble-inp.fr

• Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
• Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
• Code CEA : IMEPLAHC-CMNE-01-12-2024
• Contact : Irina.Ionica@grenoble-inp.fr
• Merci de votre intérêt, mais cette offre de Stages est déjà pourvue.

Développement de fonctions physiques non-clonables pour accélérateurs neuromorphiques sécurisés.

The rising needs of processing information at the edge for low latency, high speeds, and energy efficiency purposes leveraging edge-computing as well as IoT devices (75 billion expected by 2025) for data collection and processing demands for more robust and reliable security layers to guarantee hardware integrity and information security.  Security layers are a fundamental part of our hardware and digital infrastructure fulfilling several key functions e.g.,  assuring that a hardware sub-system is not counterfeit, that a client has authentication rights onto a server or that  generated/processed data come from a non-corrupted accelerator. Counterfeiting poses a serious threat to the  security of large-scale systems relying on the integration of several sub-systems e.g., counterfeit chips have been  found in ballistic missiles and fighter jets. Besides, the massive exchange of sensitive data in the context of edge
computing for applications such as autonomous driving, requires that pitfalls shall not be exploited by an attacker to
compromise the security of the platform.

The focus of this work will be to develop novel security layers that do not rely on the physical storage of a digital secret key in memory, potentially accessible exploiting SW or HW vulnerabilities. Physical unclonable functions (PUFs) represent a recent class of security layers that can be used for applications in cryptography e.g., end-to-end encryption, blockchain, secure data storage etc. Fabrication tolerances in CMOS platforms guarantee the intrinsic HW
unclonable character of such solutions and contribute to the complexity of their behavior for well-designed  architectures.

Although electronic PUFs are currently predominant, they have been shown to be vulnerable to machine learning  attacks. Conversely, photonic PUFs have demonstrated an increased strength against machine learning attacks due to  their richer responses and larger number of physical quantities for key generation e.g., phase, amplitude, polarization  as well as superior stability and manifold implementations of optical non-linearities.

In the framework of the Horizon Europe research project NEUROPULS (NEUROmorphic energy-efficient secure  accelerators based on Phase change materials aUgmented siLicon photonicS), the PHOTO group at IMEP-LAHC aims to develop novel silicon photonic PUFs for hardware integrity and information security. This work will allow IMEC-LAHCand the other consortium partners involved in security tasks to explore various security protocols at a prototype level (photonic chips will be fabricated by CEA-LETI in a worldwide unique silicon photonics platform with III-V and phasechange materials monolithically integrated) for the next-generation of hardware accelerators based on photonic  neuromorphic architectures interfaced with RISC-V core processors to target edge-computing applications.

In this context we are currently looking for a (m/f) Master student for a 6 months contract.

JOB DESCRIPTION
This internship aims to explore novel implementations of photonic PUFs based on CMOS-compatible Silicon Photonics approaches for applications in hardware integrity (identification) and information security (secure authentication, data signature, encryption…).
The work will involve (i) exploring various photonic architectures by means of system-level simulations considering the  role of fabrication tolerances on the device modelling, (ii) assessing experimentally the performance of the prototypes  (fabrication carried out by CEA-LETI), (iii) carrying out an experimental analysis in terms of robustness and reliability by  exploiting techniques well-known in the PUF and reliability communities, and (iv) proposing novel device/system  designs and strategies to build more robust and reliable PUFs. The work will involve behavioral and system-level modeling of photonic devices and architectures, robustness and reliability analysis of the designed architectures, and the proposal of novel design/system-level solutions.

PROFILE
You have or are about to obtain an MSc in Electronic or Physical Engineering with strong experience in at least one of  the following areas: analog / digital / photonic integrated circuit design, multi-disciplinary or system-level modelling.
Previous experience in design and characterization of photonic devices/systems is a plus. Excellent written and verbal  communication skills in English. Fluency in French is also a plus, but not mandatory.

About IMEP-LaHC and PHELMA
The Institut de Microélectronique Electromagnétisme Photonique & LAboratoire d’Hyperfréquences & de Caractérisation, IMEP-LaHC, is a « unité mixte de recherche » (CNRS / Grenoble INP / UGA / Université Savoie Mont Blanc) of 110 people strongly committed in research activities related to micro- and nano-electronics, microphotonics, micro- and nano-systems, microwaves and microwave-photonics. The PHOtonics Terahertz and Optoelectronics (PHOTO) group is a leader in the broad field of photonics and high-speed frequencies, with research projects and collaborations at both national, European, and international level.

Advisor
Fabio Pavanello – email: fabio.pavanello@cnrs.fr

References
1) F Pavanello et al., “Recent advances in photonic physical unclonable functions“, 2021 IEEE European Test Symposium, 2021: https://hal.science/hal03336585/file/Pavanello2021_Recent_Advances_in_Photonic_Physical_Unclonable_Functions.pdf
2) Bryan T Bosworth et al., “Unclonable photonic keys hardened against machine learning attacks”, APL Photonics 5, 010803 (2020): https://doi.org/10.1063/1.5100178
3) F. Pavanello et al., “NEUROPULS: NEUROmorphic energy-efficient secure accelerators based on Phase change materials aUgmented siLicon photonicS”, 2023 IEEE European Test Symposium, 2023: https://arxiv.org/abs/2305.03139
4) Jean-Emmanuel Broquin, “Ion-exchanged integrated devices”, Integrated Optics Devices V, 4277, 105-117, SPIE, 2001
5) https://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Documents/d%C3%A9monstrateurs/Flyer_Silicon%20PIC_num.pdf

• Mots clés : Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
• Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
• Code CEA : IMEPLAHC-PHOTO-10-11-2023
• Contact : fabio.pavanello@cnrs.fr
• Merci de votre intérêt, mais cette offre de Stages est déjà pourvue.

                                                SUJET DE PFE ou de MASTER  -2024                                                                  

                            Mesures impédancemétriques pour capteur de pollution de l’eau –
modèles pour déterminer les caractéristiques fréquentielles de polluants

Mots-clés :
Caractérisation HF, dispositifs biomédicaux, Biocapteur, spectroscopie d’impédance, pollution environnementale

Laboratoire :
– Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique Laboratoire d’Hyperfréquences et Caractérisation
(IMEP-LaHC, GINP-CNRS-UGA-USMB)
Minatec – Grenoble, 3, parvis Louis Néel, BP 257 38 016 GRENOBLE CEDEX 1
– Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
Bâtiment GreEn-ER, 21 avenue des martyrs, CS 90624  38031 GRENOBLE CEDEX 1

Encadrants académiques :
XAVIER Pascal, Pascal.xavier1@grenoble-inp.fr, 04.56.52.95.69
GHIBAUDO Elise, elise.ghibaudo@univ-grenoble-alpes.fr, 04.56.52.95.31
GIMENO Leticia, leticia.gimeno-monge@g2elab.grenoble-inp.fr,
RICO Antoine, antoine.rico@grenoble-inp.fr, 04.56.52.94.89

Profil du candidat :
Bac+5 ou Master en électronique, si possible avec une coloration en ingénierie biomédicale ou biophysique.

      1. Contexte scientifique

La détection rapide de polluan dans l’eau peut permettre d’anticiper des catastrophes environnementales.
Dans un contexte d’urgence climatique comme le nôtre, la surveillance des eaux est primordiale.

Les biocapteurs alliant cellule et impédancemétrie sont des solutions élégantes pour détecter globalement un incident chimique. Ils présentent des avantages par rapport aux capteurs enzymatiques ou d’ADN comme une grande stabilité, des exigences de purification réduites et un faible coût de préparation.

Avec ces objectifs, les laboratoires IMEP-LaHC et G2Elab ont démarré une collaboration avec des laboratoires français spécialistes de l’environnement, de la biochimie et des biocapteurs, pour développer un capteur de pollution de l’eau alliant plusieurs types de mesure. Dans ce projet, les deux laboratoires sont en charge de la conception d’un prototype de capteur basé sur de la spectroscopie d’impédance. Le concept du capteur consistera à utiliser des bactéries comme indicateur de pollution. Il s’agira de détecter les variations d’impédance de solutions bactériennes mises en contact de polluant.
Une étape intermédiaire consiste à déterminer le comportement diélectrique fréquentiel de polluants.

2. Objectifs du stage
L’objectif précis du stage est ainsi de caractériser la réponse électromagnétique (impédance, conductivité, permittivité, plage de dispersion) de polluants dilués dans de l’eau. Cette étape de caractérisation est en effet indispensable pour interpréter et discriminer les réponses du capteur en
présence d’une solution aqueuse polluée incluant les bactéries.

Le co-encadrement du stage sera réalisé par le doctorant dont le sujet de thèses porte sur la conception du capteur de pollution. Il sera secondé par les trois chercheurs permanents impliqués dans le projet et qui viendront apporter leur expertise scientifique respective.

Tout au long du stage, le/la candidat.e sera formé.e par ses encadrants et l’équipe technique de l’IMEPLaHC aux notions théoriques de la spectroscopie d’impédance et aux techniques de conception, réalisation et caractérisations électriques nécessaire à la réalisation du projet.

        3. Déroulement du stage
Le stage démarrera par une une recherche bibliographique qui devra permettre de déterminer un polluant à tester. Ce polluant devra être présenté un risque chimique faible, compatible avec une manipulation dans un laboratoire de physique appliquée. Le comportement électromagnétique du polluant devra être
suffisamment simple pour pouvoir être facilement interprété et décorrélé dans une mesure de spectrométrie diélectrique.

Une fois le polluant déterminé, il s’agira de réaliser des mesures de spectrométrie diélectrique avec un premier prototype de capteur déjà réalisé au laboratoire. Le système pourra être étalonné avec une méthode impédancemétrique sur PCB via le prototype fourni. On se basera sur des résultats préalablement observés par le doctorant avec ce même prototype sur des solutions salines. A noter que, de façon générale, les polluants testés seront tous conformes aux normes de sécurité en vigueur dans le laboratoire.

Au vu de ces premiers résultats, il s’agira ensuite d’optimiser le modèle et le design des électrodes du prototype pour l’adapter au mieux aux caractéristiques du polluant. Selon ses envies, le.a candidat.e pourra ensuite s’orienter vers le dimensionnement d’électrodes optimisées pour un polluant spécifique ou alors comparer des réponses fréquentielles (plage de dispersion, conductivité, permittivité ) de plusieurs polluants obtenues avec le prototype déjà en place.

Selon les motivations et les résultats obtenus, une dernière tâche est envisagée avec la programmation en Python de traitement du signal orienté impédance.

  4. Références
Shokoufeh Hassani, Saeideh Momtaz, Faezeh Vakhshiteh, Armin Salek Maghsoudi, Mo-hammad Reza Ganjali, Parviz Norouzi, and Mohammad Abdollahi. Biosensors and theirapplications in detection of organophosphorus pesticides in the environment. Archives of toxicology, 91(1):109–130, 2017.2

Ejeian F, Etedali P, Mansouri-Tehrani H-A, Soozanipour A, Low Z-X, Asadnia M, et al. Biosensors for wastewater monitoring: A review. Biosensors and Bioelectronics. 2018 Oct 30; 118:66–79. 9.

Yang Y, Liu Y, Chen Y, Wang Y, Shao P, Liu R, et al. A portable instrument for monitoring acute water toxicity based on mediated electrochemical biosensor: Design, testing and evaluation. Chemosphere. 2020 Sep; 255:126964

• Mots clés : Sciences pour l'ingénieur, Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
• Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
• Code CEA : IMEPLAHC-DHREAMS-26-10-2023
• Contact : Pascal.xavier1@grenoble-inp.fr