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Chercheur CDD (H/F) Postdoc: Advanced TEM for Phase Change Memories and Neuromorphic devices

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

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Informations générales

Référence : UPR8011-ALACLA-004
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : mardi 1 septembre 2020
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 19 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2500-4000 brut mensuel selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Contribuer aux différents objectifs du projet en utilisant différentes techniques, notamment mais pas seulement des techniques avancées de microscopie électronique à transmission telles que STEM / HAADF, ELS et EDX. Cet «expert» interagira avec les membres du groupe (permanents et postdocs) et complétera leurs travaux en fournissant des informations sur la redistribution des éléments chimiques suite à un recuit thermique ou à une opération de cellule PCM.

Le contrat initial de 12 mois pourra être éventuellement renouvelé une ou deux fois.

Activités

- Préparation d'échantillons pour la MET, par techniques conventionnelles (mécanique, PIPS...) et FIB.
- Opération de microscopes électroniques en toute autonomie et maitrise des techniques STEM, HAADF, EELS et EDX.
- Extraction et visualisation des données.
- Ecriture rapports et articles.

Compétences

Nous recherchons un docteur en physique ou science des matériaux avec une expérience démontrée en métallurgie et / ou microélectronique en utilisant des techniques avancées de microscopie électronique en transmission (HREM, STEM, HAADF, ELS, EDX…). Ouvert d'esprit et autonome, il / elle est prêt à interagir avec d'autres scientifiques et à contribuer à un objectif commun. Il est motivé par le développement de la recherche fondamentale et appliquée en collaboration avec un acteur industriel majeur dans le domaine des dispositifs électroniques avancés.

Contexte de travail

Les mémoires flash intégrées standard utilisées pour les entreprises automobiles et IOT sont confrontées à des défis physiques pour les nœuds les plus avancés (28 nm et moins) limitant la réduction de la vitesse de commutation, de la consommation d'énergie et éventuellement des coûts. La mémoire à changement de phase (PCM) apparaît comme une technologie alternative prometteuse pour surmonter les limites des mémoires flash. Les mémoires à changement de phase utilisent des films minces de matériaux de chalcogénure, un alliage GeSbTe (GST), qui est commuté localement et de manière réversible entre ses états de phase cristalline et amorphe à l'aide d'impulsions de chauffage (c'est-à-dire par des impulsions électriques). L'information est contenue dans la différence prononcée de conductivité électrique entre les phases cristalline et amorphe de l'alliage GeSbTe.
Malgré une énorme potentialité, le développement et l'industrialisation de PCM pour des nœuds avancés nécessitent encore une compréhension approfondie des phénomènes physiques impliqués dans les mécanismes de commutation, ceci dans le cadre de dimensions réduites. À l'heure actuelle, la plupart des fabricants de circuits intégrés explorent le potentiel de ces matériaux, en collaboration avec des universitaires, et ce projet ne fait pas exception.
En fait, on sait très peu de choses sur les changements physiques et chimiques qui induisent le changement d'état (0/1) de la cellule et sur les mécanismes de dégradation qui l'affectent. Pour cette raison, un travail fondamental est nécessaire pour comprendre les mécanismes par lesquels le matériau passe des phases amorphe à cristalline (et vice versa), l'impact de la géométrie, de la taille et sur le milieu environnant de la cellule sur le caractéristiques finales du matériau et du dispositif associé. De plus, les caractéristiques souhaitées sont obtenues en utilisant des matériaux GST de compositions clairement non stoechiométriques, ce qui augmente encore plus le besoin d'une compréhension approfondie des mécanismes atomiques impliqués et donc d'une caractérisation à l'échelle nanométrique. Au cours de la dernière année, nous avons déjà exploré certains aspects métallurgiques de la transition amorphe à cristalline dans les alliages GST riches en Ge, acquis une certaine expérience et des résultats marquants (1-5).
Dans ce contexte, le CEMES collabore désormais avec STMicroelectronics dans le cadre d'un grand projet à partir duquel ce poste est financé. Les objectifs du projet sont:
1) Identifier les mécanismes et paramètres gouvernant la cristallisation dans les matériaux Ge-GST et les changements résultant du dopage avec N et H.
2) Comprendre l'influence de la morphologie des domaines GST (phases, granulométries…) sur les caractéristiques électriques du matériau et sur les performances et la fiabilité (dérive, rétention / cyclage) des PCM basés sur ces matériaux.
3) Mise à l'échelle et extraction à partir d'expériences dédiées d'auto-diffusivités Ge, Sb et Te dans les alliages GST.
4) Mettre en évidence et comprendre les effets de l'environnement (confinement, stress, oxydation, interfaces ...) sur les propriétés des cellules GST.

Pour atteindre ces objectifs, nous avons mis en place un groupe de trois scientifiques permanents aux expertises complémentaires (expériences et théorie, science des matériaux, propriétés structurelles et électriques), un ingénieur expert de STMicroelectronics, 2 post-doctorants et un doctorant. Tout en utilisant déjà largement XRD, SIMS, C (V), CTEM (in situ et ex situ), HREM et EDX, nous souhaitons étendre les compétences de caractérisation du groupe en intégrant un nouveau post-doctorant doté d'une excellente expertise en TEM avancé, maitrisant notamment les techniques permettant d'établir des cartographies des éléments chimiques à l'échelle nanométrique.
Le travail s'effectuera sous la responsabilité de Alain CLAVERIE, au sein du groupe MEM au CEMES/CNRS a Toulouse. (www.cemes.fr)

Publications de l'équipe:
1) M. Agati et al., MRS Communications (2018), doi:10.1557/mrc.2018.168
2) M. Agati et al., J. Mat. Chem. (2019), doi: 10.1039/c9tc02302
3) R. Sinha Roy et al., Phys. Rev. B, 99, 245124 (2019).
4) M. Agati et al., Applied Surface Science 518 (2020) 146227, doi : 10.1016/j.apsusc.2020.146227
5) A. Bourgine et al., Solid State Electronics, in print. doi.org/10.1016/j.sse.2020.107871

Contraintes et risques

Pas de risques particuliers identifiés.

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