Thèse Synthèse et Optimisation de Films Mince d'Aln et Alscn Applications aux Capteurs Communicants H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Nantes Université École doctorale : École doctorale Mathématiques et Sciences et Technologies du numérique, de l'Information et de la Communication Laboratoire de recherche : Institut d'Electronique et des Technologies du numéRique (IETR) Direction de la thèse : Mohammed EL GIBARI ORCID 0009-0004-3451-4314 Date limite de candidature : 2026-09-30T00:00:00 Cette thèse vise à développer une nouvelle génération de capteurs piézoélectriques communicants reposant sur des couches minces de nitrure d'aluminium (AlN) et de nitrure d'aluminium dopé au scandium (AlScN). Dans un premier temps, les travaux porteront sur l'élaboration et l'optimisation de couches minces piézoélectriques intégrées dans des structures multicouches. Ces matériaux seront ensuite exploités pour la réalisation de dispositifs à ondes acoustiques de surface (SAW) et de volume (BAW), reconnus pour leurs excellentes performances en termes de sensibilité, de miniaturisation et de compatibilité avec les technologies MEMS. Ces capteurs pourront être utilisés pour la mesure de pression, température, contraintes, efforts ou vibrations. Afin de permettre leur intégration dans des systèmes intelligents de surveillance, ils seront associés à une chaîne de communication sans fil reposant sur des technologies radiofréquences existantes, avec une attention particulière portée à la fiabilité de la transmission dans des environnements industriels complexes. Les travaux comprendront également la modélisation multiphysique des dispositifs afin d'optimiser leurs propriétés électromécaniques, leur fabrication en salle blanche ainsi que leur caractérisation structurale, électrique et acoustique. Cette thèse s'appuiera sur les expertises complémentaires de l'IMN, de FEMTO-ST et de l'IETR afin de concevoir, fabriquer et valider des capteurs piézoélectriques communicants à hautes performances.
La thèse s'appuiera sur les moyens expérimentaux complémentaires de trois laboratoires : l'IMN (synthèse et caractérisation des matériaux), FEMTO-ST (procédés de microfabrication et salles blanches) et l'IETR (salle blanche, caractérisation électrique, acoustique et radiofréquence des dispositifs). Le doctorant bénéficiera d'un accès aux équipements de dépôt de couches minces, aux plateformes de micro- et nano-fabrication, aux logiciels de simulation multiphysique par éléments finis ainsi qu'aux moyens de caractérisation électrique, acoustique et RF nécessaires à la réalisation et à la validation des capteurs développés.
Le projet répond aux besoins croissants de surveillance en temps réel des systèmes industriels dans le contexte de l'Industrie 4.0 et de la maintenance prédictive. Les principaux enjeux scientifiques concernent l'amélioration des propriétés piézoélectriques des couches minces d'AlN par dopage au scandium, l'optimisation de dispositifs SAW et BAW à hautes performances, ainsi que leur intégration dans des systèmes communicants capables d'assurer une transmission fiable des données en environnements industriels complexes. La complémentarité entre synthèse des matériaux, microfabrication, modélisation multiphysique et caractérisation expérimentale permettra de lever les verrous scientifiques associés au développement de capteurs intelligents miniaturisés.

• Électricité
• RF
• Chimie