CDD
3 ans
Trappes (78)
Réf. AP/CDTH/DMSI
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Thèse

THESE CIFRE – 36 mois : Mise en place de références métrologiques pour la mesure de conductivité thermique par SThM

Contexte

Notre département matériau s’est doté d’un microscope thermique à sonde locale (SThM) pour faire la mesure de la conductivité thermique à nano-échelle, besoin identifié dans l’industrie des semi-conducteurs. Depuis, un travail de caractérisation métrologique a été initié dans le cadre du projet européen QuantiHeat en proposant un premier protocole de mesures s’appuyant sur des matériaux pour l’étalonnage, l’ensemble aboutissant à un premier budget d’incertitudes.

L’objectif général de la thèse est de poursuivre ces actions métrologiques avec pour finalité de disposer d’une méthodologie fiable et robuste pour la mesure de conductivité thermique par SThM.

Dans ce cadre vous réaliserez les travaux de recherche visant à identifier un protocole de mesure, à choisir et caractériser l’installation de mesure, à réaliser un budget d’incertitudes et à écrire un modèle mathématique idoine pour ce budget.

Pour pouvoir évaluer les performances métrologiques du microscope thermique à sonde locale développé au LNE, l’équipe du département Matériaux s’est engagée dans une analyse quantitative de l’effet des facteurs d’influence (dérive, intensité, état de surface du matériau….) et dans l’établissement d’un premier bilan d’incertitudes associé aux grandeurs thermiques mesurées. Cependant de nombreux aspects théoriques et expérimentaux restent encore à étudier avant d’être en capacité de réaliser des mesures quantitatives de conductivité thermique fiables et traçables au système international d’unités (SI) par SThM.

Le travail se divise en trois axes de recherche : la modélisation, la caractérisation expérimentale et le calcul d’incertitudes. Le LNE ne dispose pas d’un modèle de transfert de la chaleur à nano-échelle. La thèse devra en établir un avec l’objectif qu’il puisse s’intégrer dans une démarche de propagation des variances. Il s’agit de nouvelles compétences à acquérir. La caractérisation métrologique encore incomplète du SThM sera poursuivie en conditions de vide primaire (quelques Pascal) avec des sondes de tailles différentes. Le département Matériaux souhaite ainsi pouvoir améliorer ses connaissances dans le domaine des échanges thermiques à nano-échelle et acquérir des compétences scientifiques dans l’analyse des phénomènes à cette échelle.

Missions

  • Optimiser les paramètres des protocoles de mesure et d’étalonnage
  • Développer et valider un modèle mathématique de l’interaction thermique sonde-matériau
  • Caractériser thermiquement plusieurs échantillons de matériaux avec différents types de sonde
  • Etudier les incertitudes de mesure liées à l’interaction sonde-matériau
  • Réaliser un bilan d’incertitudes
  • Réaliser la cartographie de conductivité thermique à la surface d’échantillons complexes composés de plusieurs matériaux

Profil

Physico-chimiste ou physicien vous un êtes diplômé en Nanoscience ou Nanotechnologie.

Des aptitudes en sciences de la mesure et  compétences en métrologie AFM sont indispensables pour mener à bien, ce sujet de thèse.

Votre appétence pour la programmation sera particulièrement appréciée.

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