CDD Doctorant en simulation et visualisation de croissance de films minces : approches basée Monte Carlo sur GPU (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Au CNRS, sur le site du Futuroscope, l'Institut PPRIME en collaboration avec le Laboratoire XLIM, dans le cadre du projet DIADEM-CINEMA financé par un Programme d'équipements prioritaire de recherche, recrute un doctorant ou une doctorante pour travailler en simulation et visualisation de croissance de films minces : approches basée Monte Carlo sur GPU.

1- CONTEXTE :
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Le développement de nouveaux matériaux ou l’amélioration de matériaux existants est au cœur de nombreuses applications avancées depuis des décennies. La maîtrise de leurs procédés d’élaboration est essentielle pour contrôler leur forme et leurs propriétés en vue des applications visées. Parmi les matériaux avancés, les oxydes fonctionnels (oxydes de métaux de transition cristallins) présentent une gamme remarquable de propriétés ajustables (ferroélectricité, conduction transparente, supraconductivité, etc.), essentielles pour des applications de pointe. Pour la microélectronique, ces matériaux doivent souvent être élaborés sous forme de couches minces. Cependant, les relations entre élaboration et propriétés sont encore optimisées par des méthodes empiriques, qui sont coûteuses en temps et en argent. De nouvelles méthodologies disruptives sont donc nécessaires pour surmonter ces limites, et permettre de comprendre l’influence des paramètres de dépôt sur l'évolution de la microstructure du film (taille et texture des grains) et de ses propriétés (densité de défauts, propriétés mécaniques). C’est l'enjeu principal du projet CINEMA dont l’un des objectifs est le développement d'outils GPU efficaces permettant la simulation et la visualisation de croissance de films minces avec des méthodes basés sur l’algorithme cinétique de Monte Carlo (kMC).

2- SUJET DE THESE :
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Les méthodes de simulations numériques actuelles sont contraintes à des domaines de simulation restreints en temps (faible durée du temps simulé et donc croissance limitée) et en espace (échantillons de trop faible dimension pour comparer aux expérimentations). De ce fait, certains phénomènes ne peuvent pas être pris en compte par les méthodes existantes. C’est le cas notamment si l’on souhaite étudier des phénomènes tels que les joints de grains ou encore les croissances polycristallines dans l’étude des croissances de films minces. Ces calculs se font au prix de coûts de calcul et d’utilisation mémoire excessifs ne pouvant être simulés que sur super-calculateurs. L’accès à ces derniers reste très restreint et ne peuvent être utilisés notamment lors des phases de prototypage répétitives par exemple. Les méthodes actuelles, basées sur l’algorithme cinétique de Monte Carlo (kMC), se butent à ces limites de taille mémoire, temps de calculs et pas de temps de simulation.

3- OBJECTIFS :
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Les travaux de la thèse visent à lever ces obstacles en s’attaquant aux contraintes à la fois physiques et calculatoires inhérentes aux simulations kMC. Ils s’articulent autour de trois objectifs principaux :
A- Concevoir un système générique de gestion de données hors mémoire centrale (Out-of-core), capable de traiter des données de simulation dépassant les limites de la mémoire vive, tout en maintenant la cohérence temporelle sur des milliards d’événements atomiques, et ce sur des architectures hybrides CPU/GPU ;
B- Permettre des techniques de visualisation in situ en temps réel, offrant un accès continu et interactif aux données de simulation, évitant ainsi des besoins de stockage massifs et permettant une corrélation visuelle directe entre les paramètres de croissance et la morphologie des films ;
C- Accélérer les simulations kMC pour explorer la croissance de films minces polycristallins sur des échelles de temps plus longues et à plus grande dimension. Cela permettra la première observation directe de la formation et de l’évolution des joints de grains, comblant ainsi l’écart entre la modélisation à l’échelle atomique et les observations expérimentales.

Le candidat ou la candidate devra être titulaire d’un diplôme de Master ou Diplôme d’ingénieur dans le domaine de formation de l'informatique.
De bonnes compétences en programmation GPU et environnements parallèles sont nécessaires.
De plus, des connaissances ou une appétence pour la science des matériaux (physique) seraient appréciées.

Votre Environnement de Travail

Le doctorant ou la doctorante sera basé à XLIM (https://www.xlim.fr) et à l’Institut Pprime (https://www.pprime.fr), dans les locaux de l'Université de Poitiers, sur le site du Futuroscope.

Le doctorant ou la doctorante sera inscrit à l’École Doctorale MIMME (https://mimme.ed.univ-poitiers.fr/).

En complément le Doctorant pourra participer des expériences de croissance réalisées à l’Institut Prime, ainsi qu’a l’Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL)

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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