Développement et optimisation de capteurs à effet hall en graphène // design and optimization of graphene hall effect sensor

Topic description

L'objectif du projet de thèse est de développer la fabrication et mesurer les propriétés électroniques et de composant de capteurs à effet Hall à base de graphène (capteurs de champ magnétiques). L'optimisation de tels capteurs se fera en comparant différentes sources de graphène et en combinant des mesures de magnétotransport avec des mesures de bruit électroniques sur des croix de Hall en configuration transistor. Ces mesures seront accompagnées d'une modélisation par élément fini afin d'évaluer les facteurs limitants et les propriétés intrinsèques de tels que capteurs afin d'optimiser leur développement jusqu'à la preuve de concept d'un capteur pouvant rivaliser avec des capteurs commerciaux, et idéalement grâce à des approches compatibles avec une mise à l'échelle.
L'étudiante ou l'étudiant sera accompagné des chercheurs permanents du projet et d'un postdoc sur la première année pour, dans un premier temps, fabriquer des capteurs à base de différentes sources de graphène, puis mesurer leur sensibilité en conditions ambiantes et à température variable. Le champ magnétique minimum détectable (ou bruit équivalent en champ magnétique) sera alors évalué en fonction des capteurs et des conditions d'utilisation (courant, électrique, tension de grille, etc…). Une modélisation dédiée sera développée afin d'interpréter finement l'ensemble de ces mesures, de proposer les développements vers des capteurs à l'état de l'art et d'évaluer les limites intrinsèques de tels capteurs.
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The aim of this PhD project is to develop fabrication and investigate the electronic and device properties of graphene-based Hall effect sensors (magnetic field sensors). The optimization of these sensors will be carried out by comparing different graphene sources and by combining magnetotransport measurements with electronic noise measurements on Hall cross devices in a transistor configuration. These experimental studies will be supported by finite element modeling in order to identify the limiting factors and intrinsic properties of such sensors, with the goal of optimizing their performance up to a proof-of-concept device capable of competing with commercial sensors, ideally through approaches compatible with large-scale integration.
The PhD candidate will be supervised by permanent researchers involved in the project, as well as by a postdoctoral researcher during the first year. The work will initially focus on the fabrication of sensors based on various graphene sources, followed by the measurement of their sensitivity under ambient conditions and as a function of temperature. The minimum detectable magnetic field (or equivalent magnetic noise) will then be evaluated as a function of the sensor type and operating conditions (bias current, voltage, gate voltage, etc.). Dedicated modeling will be developed to provide a detailed interpretation of the experimental results, guide the development toward state-of-the-art sensor performance, and assess the intrinsic limits of such devices.
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Début de la thèse : 01/10/
WEB :

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Concours pour un contrat doctoral