Justine Lespiaux & Marvin Frauenrath
Félicitations à Justine et Marvin pour leur prix meilleure présentation étudiante à ECS 2022 !
Le domaine de la recherche sur l'épitaxie est en constante évolution et donne lieu à d'importantes découvertes en phase avec les transformations de la société. L'épitaxie consiste à développer des techniques permettant de produire des films monocristallins de haute qualité dotés de propriétés spécifiques. Le contrôle précis de la croissance des films, du dopage et de la formation d'hétérostructures a fait de cette méthode un élément crucial de l'industrie des semi-conducteurs, améliorant les performances, l'évolutivité et l'intégration des semi-conducteurs.
Justine a étudié la croissance épitaxiale de matériaux semi-conducteurs IV-IV tels que le Silicium-Germanium (SiGe) ou le Silicium dopé. Sa recherche a consisté à déterminer les caractéristiques de croissance et l'incorporation de dopants) ce qui a permis de mieux comprendre leurs applications potentielles dans les dispositifs et d’appréhender leurs propriétés sous un œil novateur. Son prochain objectif est d'intégrer ce processus dans un dispositif pour en améliorer son efficacité énergétique. Justine prend à cœur les questions de développement durable, non seulement dans l'épitaxie, mais aussi dans sa vie de tous les jours, comme préférer le distanciel lorsque les conférences nécessitent un déplacement en avion.
Marvin a relevé le défi de co-intégrer des matériaux innovants grâce aux équipements standardisés pour l’industrie en utilisant le procédé RP-CVD (Reduced Pressure-Chemical Vapor Deposition). Une résistance de contact réduit grâce aux fortes concentrations de dopage et un confinement électrique amélioré ont été utilisés pour fabriquer des photodiodes basées sur du silicium germanium étain (SiGeSn). Ils ont démontré une intensité électroluminescente intégrée dans des dispositifs photoniques améliorée par rapport aux photodiodes avec des couches de contact germanium (Ge) dopées. La gamme de longueurs d'onde couverte par les photodiodes est prometteuse pour leur utilisation en tant que composants compatibles CMOS notamment pour la détection de gaz à faible coût. Pour Marvin qui a su développer un dispositif laser optique qui fonctionne à température ambiante, le prochain objectif est de développer un laser qui fonctionne électriquement dans les mêmes conditions.
Aurélia Plihon
Félicitations à Aurélia Plihon pour son prix "Outstanding Interactive Presentation Paper" à l'ECTC 2022 !
Le packaging 3D avancé est une technologie complexe qui devrait prendre de plus en plus d'importance dans le packaging d'une large gamme de dispositifs électroniques dans divers domaines tels que l'Internet des objets, l'IA ou le domaine médical. Il devient donc pertinent de trouver des solutions viables pour répondre à la demande mondiale grandissante aux développements de nouvelles intégrations.
Après une école d'ingénieur en matériaux et une expérience de 5 ans à l’étranger, Aurélia rejoint le CEA-Leti dans l'objectif de travailler sur l’intégration de procédés innovants en 3D packaging et notamment en Fan Out Wafer Level Packaging (FOWLP). Ce dernier consiste dans la reconstruction de wafers à partir de différentes puces qui peuvent être mises les unes sur les autres, le tout moulé dans une expoxy chargé en silice (EMC : Epoxy Molding Compound). Des interconnections verticales ont été développées pour relier les puces entre elles, ce qu’on appelle TMI (Through Molding Interconnection). La récompense a été obtenue sur le développement d’une intégration simple de ces TMIs.
Aurélia et son équipe ont réussi à obtenir des résultats impressionnants et ont réalisé des TMI avec un ratio hauteur/pitch sans précédent : réalisation d'interconnexions d'une hauteur de 225 μm et de diamètre de 50 µm avec un pitch de seulement 100 μm.
Jean-Michel Hartmann
Félicitations à Jean-Michel Hartmann pour son prix Electronics and Photonics Division lors de la 243ème conférence de la société éléctrochimique, à Boston, en mai 2023 !
L'essor des nanotechnologies et technologies électro-photoniques est le résultat d'un besoin de miniaturisation des outils et systèmes faisant partie intégrante de nos vies. Par ailleurs, il est aujourd’hui nécessaire de penser l’innovation à travers les enjeux de ressources planétaires et de consommation énergétique. Les technologies CMOS à base de silicium sont aujourd’hui au cœur de ces enjeux, implantés dans des dispositifs miniaturisés. Cela pose des défis significatifs pour atteindre la faible consommation d'énergie en accord avec les préoccupations sociétales actuelles.
Jean-Michel Hartmann a obtenu son doctorat en physique à l'Université Grenoble Alpes en 1997. Ses recherches portaient alors sur l'épitaxie par jets moléculaires - sources solides d'hétérostructures CdTe/MnTe et CdTe/MgTe à des fins optiques. En tant que chercheur postdoctoral à l'Imperial College de 1997 à 1999, il a étudié l'épitaxie par jets moléculaires - sources gazeuses d'hétérostructures Si/SiGe pour les transistors à effet de champ à dopage modulé (MODFET). M. Hartmann a commencé à travailler au CEA-Leti en 1999 en tant qu'ingénieur de recherche. En 2007, il a été nommé expert sénior du CEA, puis directeur de recherche du CEA en 2016.
Ce prix est l'occasion idéale de célébrer le partenariat de longue date avec Forschungszentrum Jülich, qui a donné lieu à plus d’une centaine de publications conjointes depuis 2009. Le prix Electronics and Photonics Division a été créé en 1969 pour encourager l'excellence dans la recherche en électronique et une contribution technique remarquable au domaine de la science en électronique.
Il a exploré avec ses collaborateurs, une alternative aux limitations physiques imposées par la miniaturisation du CMOS en remplaçant le Si (Silicium) par le GeSn (Germanium-étain) . Grâce à cette avancée, les transistors verticaux en germanium-étain sont des candidats prometteurs pour les futures puces de faible puissance et de haute performance, voire pour les ordinateurs quantiques.
"Outre leurs propriétés électro-optiques sans précédent, les binaires GeSn présentent l'avantage majeur de pouvoir être déposés dans les mêmes réacteurs d'épitaxie que les alliages Si et SiGe, ce qui permet de créer une plate-forme de semi-conducteurs optoélectroniques du groupe IV pouvant être intégrée de manière monolithique sur le Si" affirme Jean-Michel Hartmann.
Salam Hamieh
Mention Honorable lors du défi e-prevention à ICASSP 2023
Après avoir débuté sa formation d’ingénieur en génie informatique à l’université d’ingénierie du Liban, Salam entame un Master en traitement du signal (image) à Grenoble INP – Phelma, c’est alors que lors d’un salon, elle rencontre des ambassadeurs du CEA-Leti en charge de présenter la filière aux écoles. A la suite de cela, Salam découvre les offres de thèses sur le site du CEA-Leti.
Je trouve ça assez unique de pouvoir travailler dans un lieu de travail aussi riche culturellement, c'est une force du CEA-Leti, j'en suis convaincue.
Son intérêt pour le fonctionnement de la psyché humaine l'a amenée à consacrer trois ans à la recherche et au développement d'un outil intégré permettant de comprendre et de prédire les rechutes potentielles chez les personnes souffrant de troubles mentaux et de maladies. Salam Hamieh n'a appris que tardivement que les inscriptions au défi étaient ouvertes. Pourtant, loin de se décourager, elle a obtenu la deuxième place, avec pour objectif de développer un dispositif :
Une montre intelligente qui analyse en continu une quantité de données qu'un médecin ne pourrait pas analyser seul, puis qui interprète et informe en conséquence les spécialistes du patient. L'appareil présente un algorithme potentiellement viable et sûr qui pourrait permettre de mieux comprendre et prédire les cas de rechute chez les patients souffrant de troubles bipolaires ou de schizophrénie, entre autres.
Quelle est la prochaine étape ?
Salam souhaiterait réussir à implémenter son algorithme dans une montre connectée et ainsi offrir un diagnostic quotidien non invasif aux patients. Les résultats montrent des schémas uniques pour chaque profil, ainsi, il s'agira aussi d'affiner l'analyse de l'algorithme et proposer un accompagnement unique pour chaque patient. Voici les enjeux de la médecine personnalisée.
Gaël Pillonnet
Prix du "Meilleur Poster" lors de la conférence POWERMEMS’22.
L'innovation ne signifie pas toujours partir de zéro. Il peut s'agir de réimaginer les principes existants pour répondre aux besoins futurs et trouver un meilleur équilibre entre la vitesse et la consommation de l'énergie.
Gaël Pillonnet, un expert en conversion d'énergie chez CEA-Leti, a trouvé une solution ingénieuse qui réduit considérablement la consommation d'énergie par rapport à des transistors traditionnels, bien qu'à une vitesse de calcul plus lente. Cela ouvre de nombreuses possibilités pour réduire l’empreinte énergétique pour des performances de calcul intermédiaire, en particulier dans les applications dites « Edge IoT ».
Félicitations à Gaël pour avoir remporté le prix du "Meilleur Poster" lors de la conférence POWERMEMS’22.
Bien que des systèmes de calcul à faible consommation d'énergie aient été développés auparavant à l'aide de systèmes micro-électromécaniques (MEMS), leur utilisation a été entravée par leur dépendance aux contacts mécaniques, limitant ainsi le nombre d'opérations logiques possibles.
L'approche de Gaël Pillonnet, et de ses collègues, surmonte cette limitation en permettant l'utilisation de composants MEMS sans contact pour le calcul logique. En utilisant une transformation adiabatique lors du traitement de l'information, il est possible d'atteindre une consommation d'énergie proche de zéro à des fréquences de calcul réduites. Cette percée dans la technologie MEMS offre une durabilité sans précédent aux systèmes dans lesquels ils sont intégrés, ce qui rebat les cartes dans le domaine du calcul très basse consommation.
Marwan Jadid
Best Student Paper "mention honorable" à l’ISAP'22
Le domaine de la technologie satellitaire connaît une révolution avec le développement du champ « New Space ». L’espace devient de plus en plus encombré, il est alors nécessaire de trouver des solutions pour optimiser la transmission d’information des satellites. Pour cela, des chercheurs tentent de miniaturiser les antennes tout en conservant les performances pour des tailles standards. Marwan Jadid a livré des résultats encourageants lors d’une présentation claire, ouvrant la voie vers des possibilités d’applications et services autrefois considérés comme irréalisables.
Après avoir fréquenté une école d’ingénieurs en télécommunications et réalisé un master en Radiofréquences (RF)/micro-ondes, Marwan a voulu explorer des solutions concernant la bande passante et l’efficacité des antennes microsatellites et a entrepris un doctorat au CEA-Leti en étroite collaboration avec le CNES. Grâce aux chambres anéchoïques du CEA-Leti et du CNES, Marwan a pu tester plusieurs prototypes et trouver une configuration optimale en conditions contrôlées.
Concrètement
Pour développer des solutions RF innovantes, Marwan a dû considérer les méthodes de couplage de puissance, un aspect critique. Il a également cherché à trouver la conception appropriée pour le type d’alimentation/excitation et le contrôle de la puissance couplée en champ proche. Marwan s’est réjoui de bonnes performances impliquant une taille d’antenne non conventionnelle, ce qui contribuera à réduire la pollution électromagnétique et l’encombrement de l’espace.
En combinant ma compréhension des théories des champs et des circuits à partir de mon expérience en ingénierie RF, j’ai réussi à concevoir une nouvelle inédite. Je suis convaincu que mes compétences et mon expérience m’aideront à repousser les limites de ce qui est possible dans le domaine des radiofréquences.
Et pour la suite ?
Marwan se passionne pour tout ce qui porte sur l’électromagnétisme appliqué, il est impatient de relever de nouveaux défis et d’explorer de nouveaux champs d’action dans les laboratoires du CEA-Leti.
Anthony Albanese
Best Poster Presentation lors de
E\PCOS 2022 à Oxford
De besoins académiques et industriels concrets aux solutions disruptives du CEA-Leti. Les travaux d'Anthony Albanese sur les matériaux chalcogénures amorphes pour les composants hautement non linéaires sur puce confirment la capacité du CEA-Leti à être à la pointe au moment de More than Moore.
Après avoir obtenu une bourse d'étude afin d'étudier à Grenoble, Anthony décide de poursuivre en thèse au CEA-Leti en collaboration avec l'Institut Carnot de Bourgogne afin de répondre à des enjeux de performance énergétique en intégrant des matériaux innovants au sein de systèmes photoniques tout en garantissant une compatibilité CMOS indispensable au transfert industriel.
Les matériaux chalcogenures étudiés possèdent des propriétés optiques prometteuses et
présentent une non-linéarité exceptionnelle tout en gardant une grande transparence dans le proche-/moyen-infrarouge ainsi qu'une bonne stabilité thermique. Des remerciements particuliers sont adressés à Jean-Baptiste Dory qui a été l'ancien doctorant qui a commencé le sujet au CEA-Leti en 2016 sous la supervision de Pierre Noé du service de dépôt de matériaux avancés et avec les proches collaborateurs de Pierre de l'Université de Bourgogne à Dijon (Benoit Cluzel), du FNRS de l'Université de Liège (Jean-Yves Raty) et de l'ESRF de Grenoble avec la ligne de faisceau LISA du CRG italien (Francesco d'Acapito). Cela rend possible une amélioration des performances dans les domaines suivant : calcul quantique, capteurs infrarouges, télécommunications et bien plus encore…
Le CEA-Leti a ce qu'il y a de mieux à offrir. En tant que doctorant, vous pouvez utiliser un large éventail d'équipements de pointe en toute autonomie et collaborer avec des chercheurs de renommée mondiale. C'est tout à fait unique.
Ségolène Dinand
Best Student Paper II-VI materials (William E. Spicer - Thomas N. Casselman)
L'espace n'est pas un environnement très accueillant, particulièrement pour les capteurs d'images embarqués sur les satellites. Les missions spatiales sont soumises aux radiations provenant des vents solaires et des rayons cosmiques. Ségolène Dinand a consacré sa thèse à mieux comprendre les effets de l'environnement radiatif spatial sur les détecteurs infrarouges HgCdTe.
Lors de ses études d'ingénieur, Ségolène réalise plusieurs stages dans le domaine du spatial qui confirment son intérêt pour ces problématiques. A la suite de cela, Ségolène travaille 1 an et demi au sein de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) et rejoint par la suite le CEA-Leti pour sa thèse, effectuée en collaboration avec l'ISAE-Supaéro et Airbus Defence and Space. Le travail de thèse correspondait à ses aspirations en tant que chercheuse mais aussi à sa volonté d'ancrer sa recherche dans des applications concrètes.
Ségolène a dû élaborer un banc de caractérisation encore jamais réalisé dans son laboratoire afin de pouvoir analyser avec précision les effets des radiations sur la matière. Elle bénéficiait du matériel nécessaire pour refroidir ses détecteurs jusqu'à 90 K (-183 °C) et ainsi mener à bien des expérimentations au plus proche possible des conditions opérationnelles des détecteurs en orbite. Ses résultats ont fait l'objet de communications lors de conférences internationales.
Félicitations à Ségolène Dinand pour son prix William E. Spicer - Thomas N. Casselman Best Student Paper obtenu lors du II-VI materials workshop aux USA !
Ses travaux permettront d'une part, d'anticiper les dégradations des performances des détecteurs HgCdTe et, d'autre part, à identifier les paramètres qui permettent de renforcer leur résistance aux rayonnements ionisants et non-ionisants. Les instruments infrarouges en orbite sont indispensables à la détection des émissions de gaz à effet de serre, à la météorologie, à l'astronomie et à l'observation de la Terre.
« Lors de la thèse, les échanges et collaborations avec des personnes issues de différentes entités se sont révélés primordiaux. Cela a permis de pousser mes travaux plus loin, en étudiant un même phénomène sous différents angles. » Ségolène
Ludwig Rotsen
Prix FDN 2022 Best Poster for DNA Nanotech Breakthrough
S'inspirer du vivant pour créer des nanotechnologies avancées, tel était le défi que Ludwig Rotsen a relevé avec brio, confirmant l'intérêt du CEA-Leti à toujours repenser l'innovation en fonction des ressources disponibles et la demande.
Après avoir réalisé la première partie de sa thèse à Montpellier, France, Ludwig Rotsen rejoint le CEA-Leti pour travailler sur les origamis d'ADN pour des applications en lithographie en collaboration avec le CNRS.
L'ADN possède une versatilité et une addressabilité sans précédent ce qui permet d'agrandir le catalogue de réseaux 2D et entrevoir des applications demandeuses de nanostructures toujours plus précises. De part cette grande addressabilité, avec une quantité limitée de matériel lithographique il est possible de créer quasiment une infinité de structures et cela en un temps imparti relativement cours (de l'ordre de quelques semaines).
Grâce à ce nouveau processus de dépôt des nanostructures d'ADN sur dioxyde de silicium, Ludwig maîtrise toutes les interactions des réseaux 2D et son travail permettra notamment une grande avancée dans le domaine des ordinateurs quantiques.
"Puisque je travaille sur un sujet pluridisciplinaire, je porte les deux casquettes du physicien et du chimiste. Lorsque les gens me demandent conseil sur des sujets très pointus dans un de ces deux domaines, je n'ai parfois pas la réponse mais ça me permet d'en apprendre toujours plus!"
Son plus grand défi et la fois ce qui lui a plus plu, c'est le fait de réaliser un projet pour deux organismes avec des logiques différentes. Travailler au CEA-Leti lui a permis de mieux comprendre les applications concrètes de sa thèse ainsi que les enjeux du transfert de son innovation au marché de l'industrie.
Cela nous rappelle que parfois réorganiser l'existant nous permet de trouver des solutions innovantes pour les technologies de demain.
 Adrien Morel
Prix de la meilleure thèse lors du Congrès du Club EEA !
Comment optimiser un système de récupération d'énergie dans un environnement fermé et soumis à des conditions extrêmes ? Le travail d'Adrien Morel pour une meilleure gestion énergétique des récupérateurs d'énergie piézoélectriques est la preuve que le CEA-Leti est capable de satisfaire la demande toujours plus grandissante d'autonomie en énergie pour les systèmes embarqués dans des environnements extrêmes.
Après un premier stage sur les matériaux piézoélectriques au sein de nos laboratoires, Adrien décide de continuer son aventure au sein du CEA-Leti pour la réalisation de sa thèse. L'objectif étant de régler électriquement la fréquence de résonance d’un récupérateur d’énergie vibratoire à transduction piézoélectrique, afin de pouvoir l’ajuster en temps réel. Après avoir comparé plusieurs configurations potentielles, Adrien a implémenté la plus efficace dans un circuit intégré. Tout cela a été possible grâce au développement d'outils analyse durant cette thèse.
Le rendement maximal atteint par le circuit a été multiplié par six comparé aux résultats que l'on retrouve dans la littérature actuelle.
De ces résultats, Adrien montre la voie vers des systèmes électroniques plus autonomes, avec une meilleure gestion de l'énergie dans des environnements difficiles d'accès. De plus, Adrien rappelle que les applications concrètes ne sont pas forcément là où on les attend ! En effet, de tels résultats feraient avancer la médecine moderne avec des systèmes médicaux autonomes qui ne nécessiteraient plus d'opération invasive chaque année pour remplacer la batterie, les vibrations du corps suffiraient.
"Une des plus grosses forces du Leti, c'est qu'en tant que chercheurs nous avons la possibilité de travailler dans des espaces interdisciplinaires, ce qui signifie qu'on a la chance d'échanger avec des personnes très différentes ! C'est gratifiant, et je pense que c'est peu commun comme dynamique de travail"
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