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Offre de Thèse H/F - Mise en forme du faisceau pour le micro-usinage par laser femtoseconde : application au conditionnement des fonctions électroniques en gamme d'onde mmW et THz - M/F

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

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Informations générales

Référence : UMR8520-EMMDUB-002
Lieu de travail : VILLENEUVE D ASCQ
Date de publication : lundi 22 juin 2020
Nom du responsable scientifique : Emmanuel DUBOIS
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Mission: Les développements les plus récents dans le domaine des télécommunications et du transfert de données à ultra-haut débit ont été considérablement stimulés par l'essor du 'Cloud Storage and Computing' et du développement du standard de télécommunication 5G. Intimement lié à l'émergence de l'intelligence artificielle (IA), des réseaux de capteurs (IoT), du traitement de données et de leur stockage, l'un des challenges à relever est le passage à des débits supérieurs à 100 Gb/s. Cet objectif ne peut être atteint qu'en développant les technologies, composants et systèmes en bandes millimétriques (mmW) et sub-TeraHertz (sub-THz). L'assemblage de systèmes dans cette gamme de fréquence se situe dans le gap séparant i) les technologies de fabrication submicronique trop onéreuses et surdimensionnées pour la fabrication de composants dont le dimensionnel se situe dans la gamme 10-1000 µm et ii) les méthodes conventionnelles d'usinage mécanique limitées par la petite taille des structures. Dans ce contexte, l'introduction d'une technique d'usinage laser, avec une résolution dans la gamme 1-10 µm, prend tout son sens dans la logique d'intégration System-Moore où le packaging fait partie intégrante de la conception système. L'intégration de ces travaux dans la chaîne de valeur couvre un spectre large utilisant les technologies/circuits/composants HF de STMicroelectronics dans une logique d'assemblage et de packaging permettant de créer une fonction système. Le marché visé est celui des télécoms haut débit (backhaul infrastructure pour liaison point à point) et celui de la métrologie permettant de caractériser et de qualifier les composants/circuits basés sur les technologies STMicroelectronics.

Les travaux de recherche associés à cette mission consisteront à mettre en œuvre des techniques de microstructuration laser pour la fabrication de blocs fonctionnels intégrant des composants mmW et sub-THz tels que guides, filtres, résonateurs, diplexeurs, transitions coplanaires-rectangulaires, etc... Une première activité consistera à explorer une gamme de matériaux aux propriétés contrastées (alumine, polycarbonate, composite céramique/polymère, PMMA, ...) afin de déterminer leur aptitude au micro-usinage laser en termes de vitesse d'usinage et d'anisotropie ainsi que de rugosité de surface. Un deuxième objectif majeur sera de mettre en place un dispositif de mise en forme du faisceau laser pour transformer le faisceau gaussien conventionnel en un profil Top-Hat afin d'améliorer la qualité du micro-usinage de surface. Un troisième axe de recherche sera consacré au développement de boîtiers fonctionnels pour l'encapsulation de sondes actives hautement intégrées pour la mesure de composants en silicium dans les bandes G (140-220 GHz) et J (220-325 GHz).

Activités - Les tâches suivantes seront envisagées :
• Simulation de la propagation d'un faisceau laser (COMSOL) par optique ondulatoire (électromagnétique) en utilisant l'optique diffractive (optimisation de la forme du faisceau, par exemple profil Top Hat)
• Mise en œuvre expérimentale d'un élément optique diffractif pour la mise en forme du faisceau.
• Conception et simulation électromagnétique de structures complexes de guides d'ondes (par exemple, brides/transitions coplanaires/rectangulaires) par Solidworks/EMWorks ou COMSOL ou HFSS dans la gamme mmW/THz.
• Étude paramétrique systématique du micro-usinage laser sur des matériaux polymères et/ou céramiques.
• Caractérisation analytique des procédés de micro-usinage (MEB, profilométrie optique, XPS, EDX ...)
• Assemblage et mesures micro-ondes des structures conçues et fabriquées
• Benchmarking et positionnement des résultats par rapport à l'état de l'art

Compétences attendues:
Ce poste est destiné à un(e) candidat(e) intéressé(e) par l'expérimentation, la modélisation et la simulation dans le domaine de l'électromagnétisme (RF, mmW, THz, optique). Les candidats potentiels doivent :
• Être titulaire d'un master en électronique ou en ingénierie micro-ondes ou optique
• Une expertise dans le domaine de la micro-nanofabrication, des techniques de salle blanche et/ou des applications laser peut être utile
• Parler couramment l'anglais (parlé et écrit) et démontrer un savoir-faire en matière de rédaction rapports et de publications.
• Être capable de travailler de manière indépendante et de prendre des initiatives
• Intégrer le travail de groupe et la dynamique d'un laboratoire commun

Contexte de travail

Les travaux seront menés au sein du groupe de microélectronique du silicium de l'IEMN (Lille-France) dans le cadre du laboratoire commun IEMN-STMicroelectronics. Le groupe qui accueille le candidat possède une expertise reconnue dans le domaine de la micro-nanofabrication et du conditionnement de composants et de systèmes couvrant les ondes RF, mmW et la photonique. Le groupe coordonne la plate-forme technologique EQUIPEX LEAF sur le micro-usinage laser femtoseconde avancé.
( https://www.youtube.com/watch?v=9uCjtT7uX40&feature=youtu.be )

Contraintes et risques

RAS

Informations complémentaires

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