CIFRE - Developpement et gestion de la thermique à l’echelle submicronique par thermoreflectance dans les technologies optiques et 3D avancée (F/H)

Version française:

• A propos de vos missions

De nombreuses technologies avancées nécessitent une gestion précise de la chaleur à l’échelle microscopique, notamment pour les matériaux à changement de phase utilisés dans l’optique reconfigurable ou les circuits neuromorphiques. Cependant, la caractérisation thermique des micro-heaters, en particulier ceux en ITO (Indium Tin Oxide) pour des applications optiques, reste un défi en raison de leur taille réduite et des matériaux innovants employés.

La thermoréflectance, une technique optique de mesure de température basée sur la variation de la réflectivité, offre une solution prometteuse. Le laboratoire IEMN vient d’acquérir un équipement unique en France, capable de cartographier la température avec une résolution spatiale de 250 nm et temporelle de 50 ns, et d’analyser des matériaux sous la surface grâce à des longueurs d’onde adaptées. Couplé à un analyseur de réseau, cet outil permet d’étudier le comportement thermique de composants en fonctionnement, y compris dans des structures 3D.

La thèse proposée vise à développer et appliquer cette technique sur des technologies avancées (integration 3D, photonique, optique à base de matériaux reconfigurables), afin de caractériser et optimiser la gestion thermique à l’échelle microscopique. L’objectif est d’extraire les paramètres thermiques, de modéliser les comportements, puis de collaborer avec les équipes de ST pour intégrer les solutions innovantes, avec un accent particulier sur l’optimisation des micro-heaters en ITO et en TiN pour l’optique reconfigurable et pour la photonique. La thèse se déroulera principalement à l’IEMN à Lille, dans le cadre du laboratoire commun avec STMicroelectronics, sous la supervision de Jean-François Robillard et Etienne Blandre, et dans l'équipe de recherche avancée Advanced R&D Modules du site de STMicroelectronics à Crolles, sous la supervision de Stéphane Monfray.

• A propos de vous

Nous recherchons un candidat avec un MASTER2 ayant des compétences dans les domaines de la physique des semiconducteurs et des micro et nano technologies, avec un intérêt pour les domaines de la caractérisation physique, électrique, thermique…

English version:

About your missions

Many advanced technologies require precise heat management at the microscopic scale, particularly for phase-change materials used in reconfigurable optics or neuromorphic circuits. However, thermal characterization of micro-heaters, especially those made of ITO (Indium Tin Oxide) for optical applications, remains a challenge due to their small size and the innovative materials employed.

Thermoreflectance, an optical temperature measurement technique based on reflectivity variation, offers a promising solution. The IEMN laboratory has just acquired a unique piece of equipment in France, capable of mapping temperature with a spatial resolution of 250nm and a temporal resolution of 50ns and analyzing materials beneath the surface using adapted wavelengths. Coupled with an analyzer, this tool allows the study of thermal behavior of components in operation, including 3D structures.

The proposed thesis aims to develop and apply this technique to advanced technologies (3D integration, photonics, optics based on reconfigurable materials), in order to characterize and optimize thermal management at the microscopic scale. The objective is to extract thermal parameters, model behaviors, and then collaborate with ST teams to integrate innovative solutions, with a particular focus on optimizing ITO and TiN micro-heaters for reconfigurable optics and photonics. The thesis will mainly take place at IEMN in Lille, within the joint laboratory with STMicroelectronics, under the supervision of Jean-François Robillard and Etienne Blandre, and in the Advanced R&D Modules research team at the STMicroelectronics site in Crolles, under the supervision of Stéphane Monfray.

About you

We are looking for a candidate with a MASTER2 degree having skills in semiconductor physics and micro and nanotechnologies, with an interest in physical, electrical, thermal characterization fields...