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H/F Doctorant en instrumentation/électronique

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

Date Limite Candidature : vendredi 21 mai 2021

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Informations générales

Référence : UMR6072-SOPRAS-004
Lieu de travail : CAEN
Date de publication : vendredi 30 avril 2021
Nom du responsable scientifique : GUILLET Bruno
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Développement de détecteurs de rayonnement innovants
à base d'oxydes fonctionnels pour l'infrarouge et le THz
Les détecteurs de rayonnements pour l'infrarouge et le THz peuvent être utiles pour des missions spatiales et pourraient
être à appliquées à la surveillance de la terre, la météorologie, et étendues aux applications dans divers domaines tels
que la sécurité, le médical ou militaire. Actuellement, afin d'atteindre les performances ultimes dans la bande
millimétrique, submillimétrique jusqu'à l'infrarouge lointain, l'ensemble des récepteurs utilisent des détecteurs à base
matériaux supraconducteurs dont la basse température critique (température de transition à l'état supraconducteur) exige
des puissances de refroidissement souvent incompatibles avec les missions spatiales de longue durée.
Les potentialités des couches minces d'oxydes pour la détection bolométrique non refroidie dans le visible/proche
infrarouge ont été démontrées au cours des dernières années. Parmi les oxydes, nous nous intéressons particulièrement à
la composition La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) qui présente une forte variation de résistance électrique en fonction de la
température au voisinage de la température ambiante, ce qui est intéressant pour la réalisation de capteurs de
rayonnement thermiques non refroidis tels que les bolomètres.
Les performances obtenues sont très intéressantes car les puissances équivalentes de bruit (NEP) de l'ordre de 1 pW Hz-
1/2 ont en effet été mesurées à 300 K, 30 Hz et 10 A (avec une consommation inférieure à 1W) [1-5]. Les
caractérisations optiques (visible 655 nm et IR 3,39 μm à l'aide d'un laser HeNe) réalisées dans notre laboratoire
montrent que ces détecteurs sont au niveau de l'état de l'art. Les mesures confirment que l'on peut fabriquer des
bolomètres sensibles non refroidis suspendus à base de LSMO, absorbant dans l'IR. Dans des conditions de température
et de courant optimisées, les mesures du bruit des bolomètres montrent qu'ils peuvent être limités en bruit de phonons,
très proches des limites théoriques pour les détecteurs thermiques à 300K. Des mesures préliminaires récentes réalisées
au synchrotron SOLEIL ont permis de tester un bolomètre dans différentes gammes de longueur d'onde ([8μm-12μm],
[1μm-20μm], [16μm-1000μm]) [6]. Le bolomètre est sensible dans ces différentes gammes alors que celui-ci n'était pas
couplé à une antenne.
Il est donc intéressant de poursuivre dans un premier temps l'optimisation des bolomètres suspendus à base de couches
minces LSMO pour la détection dans le proche/moyen infrarouge et le THz. Ensuite, l'objectif est de travailler sur le
couplage rayonnement-détecteurs afin d'adapter les détecteurs aux gammes de longueur d'onde où il manque des
détecteurs non refroidis performants. Les bolomètres LSMO couplés à des antennes planaires intégrées et adaptées
devraient notamment pouvoir répondre aux besoins de détection dans le domaine du THz et de l'infrarouge lointain. Ces
travaux seront réalisés dans le cadre d'un projet national ANR appelé BOLOTERA (2021-2024) qui implique deux
autres partenaires : un laboratoire IEMN et une start-up Vmicro à Lille. Plusieurs missions à Lille sont prévues au sein
de ce consortium. De nouvelles campagnes de mesures au synchrotron SOLEIL sont également prévues pour affiner les résultats.

MISSIONS
Le(la) doctorant(se) recruté(e) travaillera sur le développement de détecteurs de rayonnement innovants à base d'oxydes fonctionnels pour l'infrarouge et le THz. Il/elle participera à la conception, à la fabrication, à la caractérisation électriques et optiques et à la mise en oeuvre des détecteurs.

ACTIVITES
a) Évaluation des performances potentielles, conception et fabrication des composants en salle blanche (structuration de films minces couplés à des micro-antennes planaires large bande)
b) Caractérisation électriques et optiques, modélisation des phénomènes physiques apparaissant dans les dispositifs. Des mesures dans la gamme des fréquences THz permettront de compléter les connaissances sur les propriétés optiques des couches ultra-minces LSMO en infrarouge lointain.
c) Mise en œuvre du détecteur : dans cette étape finale, un système détecteur THz sera conçu et mis en place dans le cadre de collaborations.

COMPETENCES
Le sujet possède un fort caractère multidisciplinaire. Une formation générale en instrumentation, capteurs, électronique, physique des matériaux et/ou en microtechnologie en salle blanche est souhaitée. La thèse proposée s'adresse à des candidat(e)s curieux(ses), inventif(ve)s, dynamiques, ayant un solide bagage scientifique et le sens du travail collaboratif. L'expérience de la recherche et de l'expérimentation sera appréciée comme un point supplémentaire.

Contexte de travail

Le Laboratoire GREYC est un laboratoire de recherche situé à Caen en Normandie (France). Il réalise des activités de recherche dans le domaine des sciences du numérique couvrant plusieurs aspects en informatique dont le traitement des images, la fouille de données, l'intelligence artificielle, la sécurité informatique, l'informatique mathématique, traitement automatique des langues, électronique et instrumentation. Les travaux seront effectués au sein de l'équipe Electronique qui développe des activités de recherche sur les composants électroniques avancés et les capteurs à haute sensibilité, qui s'étendent des matériaux jusqu'aux dispositifs et aux systèmes. Parmi les grandeurs mesurées, on peut citer le champ magnétique, le champ électrique, le rayonnement infrarouge et X, la température, et le gaz.
Les compétences en ingénierie de mesure de l'équipe peuvent répondre à différents enjeux scientifiques, sociétaux, industriels ou culturels tels que la santé, l'environnement, le contrôle non destructif et la physique des composants.

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