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Portail > Offres > Offre UPR8011-AURPRU-009 - TEM avancé pour les mémoires à changement de phase et les dispositifs neuromorphiques utilisant des alliages GeSbTe (H/F)

TEM avancé pour les mémoires à changement de phase et les dispositifs neuromorphiques utilisant des alliages GeSbTe (H/F)

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

Date Limite Candidature : mercredi 7 septembre 2022

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Informations générales

Référence : UPR8011-AURPRU-009
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : mercredi 27 juillet 2022
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 3 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2757 et 3915€ brut mensuel selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Contribuer aux différents objectifs du projet en utilisant différentes techniques, notamment, mais pas uniquement, des techniques avancées de microscopie électronique à transmission telles que STEM/HAADF, EELS et EDX. Cet "expert" interagira avec les membres du groupe (scientifiques et post-docs) et complétera leurs résultats en fournissant des informations sur l'ordre atomique et la redistribution des éléments chimiques après un recuit thermique ou des opérations de cellule PCM.

Activités

- Préparation d'échantillons par FIB
- Imagerie et analyses par MET
- Autres caractérisations
- Rédaction de rapports et publications

Compétences

Nous recherchons un docteur en physique ou en science des matériaux avec une expérience avérée en métallurgie et/ou microélectronique utilisant des techniques avancées de microscopie électronique à transmission (HREM, STEM, HAADF, EELS, EDX ...) et la préparation d'échantillons par FIB. Des connaissances en caractérisations Raman ou électriques seraient un plus. Ouvert d'esprit et autonome, il/elle est prêt(e) à interagir avec d'autres scientifiques et à contribuer à un objectif commun. Il/elle est motivé(e) 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 à changement de phase (PCM) apparaissent comme une technologie alternative prometteuse pour surmonter les limites des mémoires flash. Les mémoires à changement de phase utilisent des films minces de matériaux chalcogénures, un alliage GeSbTe (GST), qui est commuté localement et de manière réversible entre ses états de phase cristalline et amorphe en utilisant des 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.
Des travaux récents, dont les nôtres, ont démontré qu'au-delà des mémoires numériques (2 bits), ces alliages peuvent également être utilisés pour fabriquer des mémoires multi-niveaux (plusieurs bits) se souvenant de leur "histoire", c'est-à-dire capables de reproduire l'activité synaptique et de proposer des dispositifs pour l'intelligence artificielle.
Malgré leur énorme potentiel, le développement et l'industrialisation des PCM pour les nœuds avancés nécessitent une compréhension approfondie des phénomènes physiques impliqués dans les mécanismes de commutation et de stockage, et ce 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.
Le projet :
On connaît en fait très peu de choses sur les changements physiques et chimiques qui conditionnent les propriétés électriques du matériau composant la cellule et sur les mécanismes de dégradation qui l'affectent. Pour cette raison, des travaux fondamentaux sont nécessaires pour comprendre les mécanismes par lesquels le matériau passe de la phase amorphe à la phase cristalline (et vice versa), l'impact de la géométrie, de la taille et des milieux environnants de la cellule sur les caractéristiques finales du matériau et du dispositif associé. De plus, les caractéristiques souhaitées des cellules sont obtenues en utilisant des alliages GeSbTe de compositions clairement non-stoechiométriques, ce qui augmente encore le besoin d'une compréhension approfondie des mécanismes atomiques impliqués et donc d'une caractérisation à l'échelle nanométrique. Au cours des dernières années, nous avons déjà exploré certains aspects métallurgiques de la transition amorphe à cristalline dans les alliages de GeSbTe riches en Ge, nous avons acquis une certaine expérience et obtenu des résultats notables (1-7).
Dans ce contexte, le CEMES collabore actuellement avec STMicroelectronics dans le cadre d'un grand projet grace auquel ce poste est attribué. Les objectifs du projet visent à :
1) Identifier les mécanismes et paramètres régissant 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, tailles de grains...) sur les caractéristiques électriques du matériau et sur les performances et la fiabilité (dérive, rétention / cyclage) des PCMs basés sur ces matériaux.
3) Mettre en évidence et comprendre les effets de l'environnement (confinement, contrainte, 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 structuralles et électriques), un ingénieur expert de STMicroelectronics, 2 postdocs et un doctorant. Tout en utilisant déjà largement la XRD, SIMS, I(V), C(V), CTEM (in situ et ex situ), HREM et EDX, nous souhaitons étendre les compétences de caractérisation du groupe en intégrant un nouveau postdoc avec une expertise excellente et reconnue dans les techniques TEM avancées, notamment par STEM/HAADF et EELS pour la cartographie élémentaire à l'échelle nanométrique.

Le travail s'effectuera au CEMES, Laboratoire propre du CNRS localisé à Toulouse et accueillant 150 personnes travaillant dans le domaine des nanomatériaux et des nanosciences. Il s'appuiera sur le large parc de microscopes disponibles au CEMES et à l'UMS Castaing. Des réunions régulières avec STMicroelectronics cadreront le travail. La langue de travail et d'échange est l'anglais.

References:
https://en.wikipedia.org/wiki/3D_XPoint
http://europa.eu/rapid/press-release_IP-18-6862_en.htm
https://www.usinenouvelle.com/article/feu-vert-de-bruxelles-au-plan-europeen-ipcei-de-8-milliards-d-euros-sur-la-nanoelectronique.N788229.

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
6) Luong et al., Physica status solidi PSS-RRL, 2021, Vol.15(3), DOI: 10.1002/pssr.202000471
7) Luong et al., Nanomaterials, 2021, Vol.11(7), DOI: 10.3390/nano11071729

Contraintes et risques

NA

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