Dans le cadre du PEPR électronique « VERTIGO » regroupant 8 entités académiques de référence (France 2030), le projet VERTIGO vise à développer une nouvelle génération de composants de puissance basés sur un semi-conducteur en GaN, avec des fonctionnalités et performances uniques. Les technologies de l'électronique de puissance avancée sont au coeur de la prochaine génération de systèmes énergétiques. Le silicium est un matériau semi-conducteur bien établi qui répond aux exigences de la conversion d'énergie depuis plus de 50 ans. Cependant, il est largement reconnu qu'une réelle amélioration de l'électronique de puissance sera obtenue en employant des dispositifs basés sur des matériaux semi-conducteurs à large bande interdite. Les matériaux semi-conducteurs à large bande interdite présentent des caractéristiques électriques supérieures à celles du silicium pour les dispositifs de puissance. Les dispositifs électroniques de puissance basés sur des semi-conducteurs à large bande interdite permettront d'améliorer considérablement les performances des systèmes électroniques de puissance en offrant des tensions de blocage plus élevées, une efficacité et une fiabilité accrues (rapport performance/coût plus élevé), ainsi que des exigences thermiques réduites, ce qui conduira à la réalisation de systèmes électroniques verts plus efficaces. Parmi ces matériaux, il s'agit ici de concevoir de nouvelles fonctionnalités intégrées au sein de composants verticaux en Nitrure de Gallium (GaN), sur la base des briques technologiques disponibles et mises au point au sein du consortium.
Activités
Les objectifs scientifiques de ce poste sont résumés en une tâche principale : concevoir les composants de puissance en GaN avec leurs fonctionnalités intégrées.
En étroite collaboration avec le consortium du projet, les différents dispositifs seront étudiés à l'aide d'analyses par éléments finis 1D et 2D (par exemple TCAD Sentaurus, Silvaco). Les analyses numériques évalueront les compromis entre les performances électriques du coeur de puissance et des fonctions intégrées, les paramètres de fabrication, et les paramètres géométriques (par exemple, longueur de la grille, distances entre la grille et le drain et entre la grille et la source, dimensions critiques et marges de sécurité). Une attention particulière sera portée aux éléments parasites et couplages de l'intégration afin d'évaluer le plus tôt possible les performances de commutation et les meilleurs compromis entre les paramètres des composants, les pertes de conduction et de commutation. Les différentes architectures seront évaluées en termes de performances électriques de complexité de fabrication (nombre de procédés de fabrication et tolérance aux dispersions). Les meilleures architectures seront conçues (mask layout), en étroite collaboration avec les partenaires français du consortium. En complément de ces travaux de conception qui représentent la majeure partie du travail, la personne recrutée participera à des campagnes de caractérisation de composants innovants en GaN, afin de prendre en considération les contraintes expérimentales dans la conception.
Compétences
- Maîtriser les outils de simulation tels que SPICE, VHDL(-AMS), Cadence, ainsi que les outils de calcul et modélisation tels que Matlab/Octave ou Python. Des compétences en simulation numérique type élément fini seront un plus (ex : Comsol, TCAD, Silvaco).
- Avoir des connaissance sur les problématiques et méthodologies de caractérisation des transistors en régime de commutation large signal.
- Avoir des connaissances approfondies en électronique, idéalement dans la modélisation de transistors et les composants de puissance à matériaux grand gap et/ou ultra grand gap.
- Démontrer une aptitude au travail en équipe et dans le cadre d'un projet collaboratif, notamment par une expérience antérieure de participation active dans un tel projet
- Avoir un bon niveau et une maîtrise des langues Françaises et Anglaises
Contexte de travail
Ce poste financé par un projet de recherche collaboratif français PEPR électronique « VERTIGO » : Transistors pour l'électronique de puissance utilisant une géométrie verticale permettant de gagner en densité de courant et d'accompagner la montée en tension. Ce projet a débuté en 2022, pour une durée de 48 mois, coordonné par le CEA (Grenoble) et le laboratoire AMPERE (Lyon). Ce poste de chercheur.e postdoctorant.e est financé pour 12 mois.
Le Laplace (Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie) est une UMR ayant pour tutelles le CNRS, l'INP-Toulouse et l'UPS. Le laboratoire comprend plus de 300 personnes et représente la plus forte concentration de recherche en génie électrique et Plasma en France. Particulièrement, il est le seul à couvrir de manière intégrée le continuum « Plasma/matériaux/systèmes ». Le groupe CS se compose de 35 équivalent temps plein, et les investigations principales portent sur des concepts originaux d'associations de cellules de commutation imbriquées, superposées et/ou magnétiquement couplées en parallèle, donnant naissance à des circuits complexes à topologie bien souvent très ramifiée. Les recherches et les technologies ainsi développées adressent aussi bien de nouvelles fonctionnalités de gestion de l'énergie que des applications à hautes performances en termes de qualité de formes d'ondes, de filtrage compact et d'intégration tridimensionnelle à forte puissance spécifique.
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Ce poste financé par un projet de recherche collaboratif français PEPR électronique « VERTIGO » : Transistors pour l'électronique de puissance utilisant une géométrie verticale permettant de gagner en densité de courant et d'accompagner la montée en tension. Ce projet a débuté en 2022, pour une durée de 48 mois, coordonné par le CEA (Grenoble) et le laboratoire AMPERE (Lyon). Ce poste de chercheur.e postdoctorant.e est financé pour 12 mois.
Le Laplace (Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie) est une UMR ayant pour tutelles le CNRS, l'INP-Toulouse et l'UPS. Le laboratoire comprend plus de 300 personnes et représente la plus forte concentration de recherche en génie électrique et Plasma en France. Particulièrement, il est le seul à couvrir de manière intégrée le continuum « Plasma/matériaux/systèmes ». Le groupe CS se compose de 35 équivalent temps plein, et les investigations principales portent sur des concepts originaux d'associations de cellules de commutation imbriquées, superposées et/ou magnétiquement couplées en parallèle, donnant naissance à des circuits complexes à topologie bien souvent très ramifiée. Les recherches et les technologies ainsi développées adressent aussi bien de nouvelles fonctionnalités de gestion de l'énergie que des applications à hautes performances en termes de qualité de formes d'ondes, de filtrage compact et d'intégration tridimensionnelle à forte puissance spécifique.
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
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