4 sujets INAC/MEM

Dernière mise à jour : 17-09-2019


• Interactions rayonnement-matière

• Physique du solide, surfaces et interfaces

 

Analyses avancées pour la microdiffraction Laue.

SL-DRF-19-0587

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)

Laboratoire Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS)

Grenoble

Contact :

Jean-Sébastien Micha

Joël EYMERY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Jean-Sébastien Micha

CNRS rattaché INAC - DRF/INAC/SyMMES/STEP

0476882589

Directeur de thèse :

Joël EYMERY

CEA - DRF/INAC/MEM/NRS

04 38 78 30 15

Page perso : joel.eymery.free.fr

Installé au synchrotron européen (ESRF) à Grenoble, l’instrument de microdiffraction Laue unique en Europe permet de sonder la matière par diffraction d’un faisceau polychromatique de quelques centaines de nanomètres. Le rythme d’acquisition de données numériques (diagramme de diffraction Laue) est en constante augmentation et nécessite de développer des outils logiciels adaptés à leur exploitation optimale. Plusieurs étapes sont nécessaires dans le traitement complet des données permettant d’obtenir les grandeurs structurales locales des matériaux mono ou polycristallins : orientation, paramètres de maille, état de déformations. Ces grandeurs sont essentielles dans le domaine du contrôle des procédés d’élaboration et la longévité des matériaux. De nombreuses fonctionnalités physiques et mécaniques sont gouvernées par les paramètres cristallins (par ex. photonique, métallurgie) qui sont mesurés avec une extrême précision (1/10000). A l’échelle du nanomètre, la modification de ces paramètres impacte directement les performances des dispositifs mis au point dans les laboratoires. Les besoins accrus en caractérisation précise sur des matériaux complexes étudiés au CEA, des microstructures ainsi que des micro et nano-objets exigent d’accélérer le temps de réduction et d’interprétation des données. Le stage de master consistera à optimiser et proposer des chaines de traitements de données s’appuyant sur des algorithmes d’analyse d’images, de reconnaissance intelligente de diagramme de Laue et de reconstruction de micro et nanostructures.

Dans une poursuite en thèse, ces analyses seront focalisées sur des matériaux d'intérêt pour le CEA, notamment les composés de nitrures de gallium (utilisés dans les microLED et les transistors de puissance) et les matériaux appelés phosphores qui permettent par exemple sous excitation bleue d'obtenir de la lumière blanche dans les LED d'éclairage. Ces mesures de microdiffraction Laue pourront être combinées à l'acquisition de la lumière émise par ces objets et ainsi réaliser une corrélation structure-propriété optique.

Développer la ptychographie électronique en utilisant les matériaux 2D

SL-DRF-19-0427

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)

Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA)

Grenoble

Contact :

Hanako OKUNO

Jean-Luc ROUVIERE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Hanako OKUNO

CEA - DRF/INAC/MEM/LEMMA

04 38 78 20 73

Directeur de thèse :

Jean-Luc ROUVIERE

CEA - DSM/INAC/SP2M/LEMMA

04 38 78 50 86

Le but de cette thèse est de faire des développements numériques et expérimentaux sur une technique de microscopie électronique porteuse de pleins d'espoir : la ptychographie électronique.

La ptychographie consiste à (a) acquérir une série de clichés de diffraction cohérente en utilisant une sonde locale de petite taille qui balaye avec recouvrement la région d'intérêt et (b) analyser numériquement tous ces clichés de diffraction. La cohérence du faisceau et la reconstruction numérique permettent de remonter à des informations bien inférieures à la taille du faisceau incident. Par exemple en 2011, en utilisant un faisceau d'électrons de 15 nm, des colonnes atomiques d'or distantes de 0.23 nm ont pu être imagées. Théoriquement la résolution limite est donnée par la longueur d'onde du faisceau incident, soit 2 pm pour des électrons accélérés par un potentiel de 200kV. Dans le domaine des rayons X et de l'optique la ptychographie a connu des développements considérables car même en l'absence de lentilles, il est possible de reconstruire numériquement à partir des données expérimentales, à la fois des images avec une résolution exceptionnelles mais également les fonctions d'onde du faisceau à l'entrée et à la sortie de l'échantillon. Toutefois, la plupart des algorithmes de ptychographie suppose une faible interaction entre le faisceau incident et l'objet, approximation dite d'objet de phase qui néglige les interactions multiples du faisceau incident dans l'échantillon. Cette approximation est satisfaisante dans le cas des rayons X et de l'optique mais ne s'applique que très peu aux faisceau d'électrons.

C'est pour cela que cette thèse propose: (1) de développer un nouvel algorithme qui tienne compte des multiples interactions, (2) d'utiliser des matériaux 2D-modèles de plus en plus complexes. Les matériaux 2D monocouches permettront d'une part, d'optimiser les conditions expérimentales sur les microscopes électroniques et d'autre part de se familiariser avec les programmes actuels. Pour les systèmes plus complexes comprenant plusieurs couches ou matériaux 2D-fonctionnalisé, il faudra utiliser et tester le nouvel algorithme.

Nous espérons que ces travaux permettrons de reconstruire en 3D toute la structure atomique d'un empilement de quelques couches atomiques (au moins jusqu'à 3 nm d'épaisseur) et d'obtenir des informations sur la répartition des charges et les liaisons chimiques. Si cela se produit, cela sera une avancée considérable dans le domaine de la caractérisation de la matière.

Formation and stabilization of size-controlled graphene nanopores for gas filtration application

SL-DRF-19-0879

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)

Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA)

Grenoble

Contact :

Hanako OKUNO

Gilles CUNGE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2019

Contact :

Hanako OKUNO

CEA - DRF/INAC/MEM/LEMMA

04 38 78 20 73

Directeur de thèse :

Gilles CUNGE

CNRS - CNRS/LTM

0438782408

The introduction of nanoscale pores in graphene has attracted much attention for a large variety of applications that involve water purification, gas filtration, chemical separation, and DNA sequencing. Graphene has been proposed as an effective separation membrane. Removing carbon atoms to form size-controlled nanopores, size-selective separation membrane might be possible based on the molecular sieving effects.

In this Thesis project, we aim at studying formation mechanism and edge natures of sub-nanometer size nanopores in graphene for gas filtration membrane application. The final objective is to realize size-controlled stable nanopores in graphene monolayers using plasma technology and to integrate the developed nanopore formation process into gas filtration membrane technology to test their selectivity especially on hydrogen separation.

Modélisation de portes à deux qubits silicium

SL-DRF-19-0088

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)

Laboratoire de Simulation Atomistique (L_Sim)

Grenoble

Contact :

Yann Michel NIQUET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2019

Contact :

Yann Michel NIQUET

CEA - DRF/INAC/MEM/L_Sim

04.38.78.43.22

Directeur de thèse :

Yann Michel NIQUET

CEA - DRF/INAC/MEM/L_Sim

04.38.78.43.22

Page perso : https://www.quantumsilicon-grenoble.eu/team/dr-yann-michel-niquet/

Labo : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=12

Voir aussi : https://www.researchgate.net/project/Silicon-qubits

Des "ordinateurs quantiques" seront peut-être un jour capables de résoudre des problèmes hors de portée des ordinateurs classiques. De tels ordinateurs ne manipulent plus seulement les électrons comme des particules, mais aussi comme des ondes qui entretiennent des relations de phase et qu'il est donc possible de faire interférer. La préparation, la manipulation cohérente et la "lecture" d'états quantiques posent d'immenses défis. L'une des options prometteuses pour réaliser des "bits quantiques" (qubits) consiste à détourner des transistors MOS silicium pour y stocker quelques électrons et manipuler leur spin. Le CEA fabrique et caractérise de tels dispositifs, et développe des outils adaptés à leur modélisation. L'objectif de cette thèse sera d'étudier la dynamique de portes à deux (ou plus) qubits en résolvant l'équation de Schrödinger dépendante du temps en présence d'interactions électroniques dans une géométrie réaliste (réseaux 1D et 2D de qubits). Il s'agira de comprendre la physique des interactions entre qubits, d'identifier les facteurs limitant la fidélité des opérations quantiques élémentaires (bruit, phonons, ...), et de proposer des solutions innovantes tant au niveau du design des dispositifs que des protocoles de manipulation. Cette étude sera menée en étroite collaboration avec les équipes de physique expérimentale du CEA et du CNRS travaillant sur le sujet, dans le cadre du projet européen ERC Synergy quCUBE et du projet ANR MAQSi.

 

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