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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-21-0346

DOMAINE DE RECHERCHE
Electronique et microélectronique - Optoélectronique / Sciences pour l’ingénieur
INTITULÉ DU SUJET Français English

Conception d’un nouveau circuit de lecture pour des détecteurs hybrides fortement pixélisés destinés à des applications spatiales de spectro-imagerie et polarimétrie dans la bande des rayons X durs.

RÉSUMÉ DU SUJET

Cette thèse d’instrumentation spatiale consiste à concevoir un circuit microélectronique matriciel intégrant de nombreuses fonctions analogiques et numériques dans des pixels de 250 µm de côté pour la lecture de détecteurs semi-conducteurs en CdTe ou en silicium.

Notre équipe de recherche développe depuis 2011 un nouveau concept de détecteurs hybrides appelés MC2 (Mini CdTe on Chip) s’appuyant sur des technologies 3D de type WDoD (TM) (wireless die on die) et devant supporter l’environnement thermomécanique et radiatif d’une mission spatiale. L’ambition est de réaliser des grands plans focaux aux performances inégalées en spectro-imagerie résolue en temps et en polarimétrie, au service des prochaines découvertes de l’astrophysique X et gamma et de la physique des éruptions solaires.

La technologie microélectronique visée est la technologie XFAB 180 nm, particulièrement attractive pour des applications spatiales du fait de sa disponibilité commerciale pérenne et abordable et de sa bonne tenue aux radiations. Elle constitue un choix crédible comme alternative à la technologie AMS 0.35 µm, massivement exploitée jusqu’à présent par notre groupe, notamment pour les projets spatiaux SVOM (gamma caméra ECLAIRs) et Solar Orbiter (télescope X STIX). Les futures générations de nos détecteurs pourront bénéficier de cette technologie avantageuse en R&D autant qu’en production même dans les cas où la tenue à la dose est importante.

Deux générations de circuits matriciels réalisés dans la technologie XFAB 180 nm ont montré des résultats très prometteurs pour intégrer des chaînes de spectroscopie autodéclenchées ultra bas bruit et basse consommation dans un pixel de 250 µm de côté. Ces circuits ont montré également la nécessité de concevoir, de caractériser et d’optimiser plusieurs fonctions critiques au niveau du pixel, des blocs communs et des opérateurs inter-pixels afin d’obtenir une meilleure uniformité de réponse et le niveau de bruit ultime recherché. L’objectif de la thèse est d’apporter des solutions innovantes et performantes pour un nouveau circuit de 32 x 32 pixels au pas de 250 µm, aboutable sur 2 côtés, avec une interface optimisée et une architecture modulaire pour être intégré dans un module de détection spatialisable.

Des retombées de ces développements sont également envisagées dans le domaine médical, notamment pour la tomographie du cancer du sein ainsi que dans le domaine de la surveillance environnementale dans le domaine nucléaire.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Master II et/ou diplôme d’ingénieur en micro-électronique analogique et traitement du signal

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Département d’Electronique, des Détecteurs et d’Informatique pour la physique
Systèmes Temps Réel, Electronique d’Acquisition et Microélectronique
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2021
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Olivier GEVIN  

CEA
DSM/IRFU/SEDI
CEN Saclay
BAT 141 p2

Téléphone : +33 1 69 08 17 16

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Diderot (Paris 7)
Astronomie et Astrophysique d’Île de France
DIRECTEUR DE THÈSE

Olivier LIMOUSIN

CEA
DRF/IRFU/DAP/LSIS
Orme des Merisiers - bâtiment 709
CEA Saclay