Structures thermophononiques pour la

PUBLICATION OFFRE DE THESE SUR ABG ET ED SPIM
TITRE :
Structures thermophononiques pour la nanoinstrumentation multiphysique
Mots-clés (séparés par des virgules) :
thermique, phononique, instrumentation
Présentation de l'établissement recruteur* : 0 /4000 caractères maximum
L’institut FEMTO-ST (Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et
Technologies www.femto-st.fr) est un laboratoire de recherche associé au CNRS et rattaché à
l’Université de Franche-Comté (UFC) et aux écoles d’ingénieurs ENSMM et UTBM. Situé à Besançon
en France, FEMTO-ST est l’un des laboratoires les plus gros de France en Sciences pour l’Ingénieur
(environ 700 personnes dont 230 chercheurs ou enseignants chercheurs, 95 ingénieurs, techniciens
et administratifs et 225 doctorants). Ses domaines d’activité sont l’électronique, la mécanique, la
thermique, l’optique, l’automatique et l’informatique.
Au sein de FEMTO-ST, la centrale technologique MIMENTO (MIcrofabrication pour la MEcanique, les
Nanosciences, la Thermique et l'Optique) possède une salle blanche de 625 m² à l’état de l’art. Il
s’agit de l’une des 6 centrales du 1er cercle du réseau RENATECH.
La thèse aura lieu dans le département MN2S (Micro Nano Sciences & Systèmes) qui possède une
longue expérience en particulier dans les domaines de l’instrumentation (notamment thermique),
de la phononique et des microsystèmes. L’équipe MINANO (Micro-Instrumentation, NANosciences
et Ondes) dans laquelle sera intégré le candidat est l’un des partenaires du projet européen
QUANTIHEAT traitant de la métrologie thermique à l’échelle nanométrique.
Description du sujet de thèse : 0 /4000 caractères maximum
Un des grands domaines de la microinstrumentation (voire de la nanoinstrumentation) est la
thématique englobant les microscopies à sondes locales. En particulier les microscopies à
modulation de force (dérivées de l’AFM) et notamment la microscopie acoustique à champ proche,
font appel à un microrésonateur comme sonde locale (le plus courant étant bien évidemment la
micro-poutre). Le premier objectif de la thèse est d’utiliser le concept de cristaux phononiques, à
travers la structuration de la micro-poutre, pour obtenir des microrésonateurs à fort coefficient de
qualité et à forte concentration du champ acoustique. Cette perspective permettrait de développer
une nouvelle instrumentation à l’échelle locale avec le design de nouveaux microsystèmes avec une
maitrise sans précédent de la sensibilité et une investigation fréquentielle paramétrable. En
particulier ce nouveau concept de microrésonateur phononique permettra d’impacter très
fortement le domaine de l’imagerie subsurface à l’échelle nanométrique qui est un des grands
challenges de la nanométrologie aujourd’hui, notamment dans le domaine de l’analyse cellulaire.
L’impact dépasse les seules applications en microscopie à sonde locales, puisque ces structures
phononiques seront aussi optimisées et intégrées pour la conception de capteurs résonnants de
grande sensibilité (applications en milieu liquide notamment).
Le deuxième cadre de développement des microstructures phononiques sera le domaine thermique.
En effet l’étude du transport thermique dans des matériaux nanostructurés est un aspect qui est au
cœur des derniers travaux dans le domaine de la thermoélectricité. En effet la présence de bandes
interdites et de bandes de transmission dans la structure de bandes doit très probablement modifier
la conductivité thermique, et rend donc ces structures phononiques extrêmement intéressantes
pour des applications thermoélectriques. A contrario des structures phononiques peuvent être
imaginées pour créer des voies de dissipation de chaleur de manière à augmenter le transfert
thermique pour la microélectronique par exemple.
Le travail s'appuiera sur la centrale de technologie MIMENTO, sur les moyens de modélisation de
structures de l’équipe MINANO du département MN2S, ainsi que sur les moyens de caractérisation
de la centrale et du groupe micro-instrumentation de l’équipe (en particulier des plateformes
développées par le groupe : SMM (Scanning Microdeformation Microscope) et un banc de mesure
thermique par thermoréflectance pompe-sonde avec des lasers femto-secondes.
Le travail du doctorant concernera donc des aspects théoriques se rapportant principalement à la
phononique et à la thermique, des simulations par éléments finis (COMSOL, FreeFEM++), des
réalisations en salle blanche ainsi que l’utilisation, voire la mise en place, de bancs de mesure
(instrumentation).
Profil du candidat : 0 /4000 caractères maximum
Le (la) candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 ou équivalent. Il (elle) devra avoir de
bonnes connaissances en physique générale et plus particulièrement sur les ondes acoustiques
et la thermique. Il (elle) doit être rigoureux(se) et, dans l’idéal, présenter à la fois un intérêt
théorique et expérimental pour la physique. Des connaissances sur les techniques de salle
blanche sont un plus.
Contact* : 0 /2000 caractères maximum
Sébastien Euphrasie, [email protected]
Abdelkrim KHELIF, [email protected]
Pascal VAIRAC, [email protected]

Download Report