Missions

La spectroscopie dans le moyen infrarouge est un moyen quasi universel d'identifier les substances chimiques et biologiques et de réaliser des diagnostics non intrusifs. En effet, dans la gamme de longueur d’onde comprise entre 6 et 15µm, la plupart des molécules ont des résonances de vibration et de rotation à des longueurs d’onde très spécifiques. Cette gamme de longueurs d'onde peut donc être exploitée pour détecter de traces de substances toxiques et dangereuses pour l'environnement. L'un des défis actuels consiste à rendre la spectroscopie dans l'infrarouge moyen accessible partout, en encourageant le développement de solutions compactes et rentables.

Le poste de post-doctorant se place dans le cadre du projet UNISON financé par l’l'Union Européenne, dont l'objectif est de démontrer une plateforme hautement évolutive pour la spectroscopie infrarouge qui soit à la fois rentable et compacte. La technologie radicalement nouvelle est un spectromètre intégré compact et peu coûteux couvrant toute la gamme spectrale de l'infrarouge moyen (de 3 à 12 μm de longueur d'onde) et pouvant être intégré dans l'espace exigu d'un appareil de l'Internet des objets (IoT).

Pour atteindre cet objectif, UNISON s'appuiera sur des lasers à cascade pompés électriquement (QCL et ICL) et sur des circuits photoniques moyen-IR en silicium germanium (SiGe). Au-delà des défis physiques et technologiques posés par chacun des objectifs du projet, l'intégration des QCL ou ICL avec les circuits photoniques SiGe est un défi majeur.

Activités

Différentes solutions seront explorées durant le post-doctorat:
- L'intégration monolithique de la source QCL sur des circuits photoniques SiGe sera étudiée car elle permettrait de créer une plateforme photonique moyen infrarouge à grand volume, intégré sur silicium. Cependant, des défis majeurs devront être résolus, liés à la définition de structures compatibles avec l'intégration, en conservant de bonnes propriétés des matériaux et de bonnes performances des dispositifs, tout en permettant un couplage efficace du laser au guide d'ondes SiGe. Cette solution sera étudiée au cours du post-doctorat, ce qui nécessitera des simulations numériques, la conception de dispositifs, le développement de procédés, la fabrication et la caractérisation d'échantillons.

- Parallèlement à l'intégration monolithique, pour laquelle les défis susmentionnés devront être résolus, une stratégie de couplage en bout sera développée, permettant la combinaison de tout type de laser avec des circuits photoniques à base de SiGe pour le développement d'une plate-forme intégrée de détection dans l'infrarouge moyen. Des convertisseurs de taille de mode, des lentilles intégrées et des revêtements antireflets seront mis au point pour optimiser la transmission du couplage.

Pour chacune de ces voies, l'activité de recherche comprendra :
- La simulation numérique et la modélisation des dispositifs, en utilisant des logiciels disponibles dans le commerce et en développant un code maison (Matlab ou python) pour l'automatisation des tâches.
- La conception et la fabrication des dispositifs dans une salle blanche interne en collaboration avec d'autres membres du groupe.
- La caractérisation expérimentale des dispositifs, en utilisant les bancs optiques mid-IR déjà développés dans le groupe (participation au développement et à la maintenance des installations).

Compétences

Nous recherchons un candidat ayant de l'expérience en optique intégrée, idéalement dans le domaine spectral de l'infrarouge moyen, mais cela n'est pas restrictif.Idéalement, le candidat devrait avoir de l'expérience en simulation, en fabrication en salle blanche et en caractérisation optique.
En outre, le candidat travaillera dans le cadre d'un projet européen Pathfinder (2024-2028), débutant en mars 2024, avec 7 partenaires internationaux, C2N étant le coordinateur du projet. Une forte implication dans le projet est attendue (présentation lors des réunions de projet, participation à la rédaction des livrables, participation à la gestion, ....). La capacité à communiquer et à partager des résultats dans un environnement multidisciplinaire et multi-national est fortement attendue.

Contexte de travail

Le Centre de Nanoscience et Nanotechnologie (C2N) est une unité mixte de recherche entre le CNRS, l’Université Paris-Saclay et l’Université Paris Cité situé à Palaiseau, près de Paris. Le laboratoire mènent des projets de recherche de réputation mondiale dans les domaines de la photonique, des matériaux, de la nanoélectronique, des microsystèmes et de la nanofluidique. Le C2N compte sur un personnel de près de 400 personnes et héberge l’une des plus grandes centrale universitaires de nanotechnologie en France, avec une salle blanche de 2900 m2.

Au sein du C2N, le groupe Silicon Photonics (https://minaphot.c2n.universite-paris-saclay.fr/en/) a une vaste expertise sur les dispositifs photoniques passifs et actifs sur silicium, nitrure de silicium et germanium. Le groupe est à l’avant-garde de la recherche en photonique, avec plusieurs démonstrations pionnières de dispositifs optoélectroniques, y compris modulateur optique, photodétecteurs, dispositifs passifs, métamatériaux, et métasurfaces. Le groupe a accès à plusieurs setup optiques pour la caractérisation active et passive des dispositifs photoniques de 600 nm à 16μm de longueur d’onde. Les principales applications prévues du groupe de recherche sont les télécommunications/interconnexions optiques, la photonique hyperfréquence, la détection biochimique et gazeuse, la spectroscopie et la datacom.

Ce poste offre la possibilité de travailler au sein d’une équipe enthousiaste et internationale dans l’environnement exceptionnel du C2N . Nous offrons l’accès à des infrastructures de fabrication et des laboratoires de caractérisation de pointe, avec la possibilité de proposer et d’étudier de nouvelles idées de recherche.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.



Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.


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