Sujet :

« Optimisation de procédés de chimie de surface pour des miroirs hyper-polis« 

Lieu de travail : Institut Charles Gerhardt Montpellier ICGM) avec des déplacements/séjours fréquents dans les locaux du LAM et de Winlight à Marseille et Pertuis

Durée : 36 mois

Début : à partir de septembre-octobre 2022

Contexte

Dans le domaine de l’Electronique de Puissance, l’utilisation de systèmes de plus en plus intégrés ainsi que des températures et des puissances d’utilisation de plus en plus fortes nécessitent une forte évolution  des matériaux utilisés et de leur mise en forme. En effet, la tendance dans ce domaine, comme cela a été le cas en Electronique, est la diminution de la taille et la masse des composants passifs et leur intégration pour former un module plus compact. Les céramiques sont des candidats idéaux pour répondre à ces besoins. En effet, leurs liaisons sont de nature covalente et/ou ionique, leur conférant ainsi des propriétés fonctionnelles variées (électrique, thermique, magnétique, optique…), des propriétés mécaniques remarquables et une excellente stabilité thermique et chimique. Une forte demande concerne l’élaboration de céramiques de géométries complexes qui permettent d’obtenir des propriétés jusque-là inégalées et pour lesquelles les techniques de fabrication additive peuvent répondre à ces enjeux. C’est dans cette optique que cette thèse vise l’étude d’une voie d’élaboration additive innovante, l’impression sur lit de poudre par jet de liant (Binder Jetting), qui semble particulièrement bien adaptée à l’élaboration de pièces céramiques complexes à base d’oxydes (mais également de nitrures, carbures..) pour des applications visant l’Electronique de Puissance et la réalisation de composants discrets.

Description du sujet de thèse

Ce travail de recherche a comme ambition de développer des pièces de matériaux céramiques de formes complexes et compactes et de microstructures spécifiques grâce à cette technique de fabrication innovante, et d’étudier leurs propriétés structurales, microstructurales, thermiques et diélectriques. Deux matériaux modèles, utilisés dans les modules de l’EP seront tout d’abord élaborés avec le Binder Jetting : le titanate de baryum BaTiO₃ pur et dopé au strontium (Ba_1-xSr_xTiO₃), matériau diélectrique de base des condensateurs céramiques et le nitrure d’aluminium AlN, excellent conducteur thermique actuel utilisé comme substrat. Il s’agira dans un premier temps de caractériser la structure, la microstructure de ces matériaux à chaque étape du procédé d’élaboration : après impression puis déliantage/frittage. L’enjeu ici est de pouvoir contrôler la microstructure (taille des grains, porosité, homogénéité, densité… ) de ces matériaux élaborés dans ces conditions. Très peu d’études ont été publiées sur le sujet, ce qui souligne l’intérêt de ce travail de thèse. Ensuite, les propriétés physiques de Ba_1-xSr_xTiO₃ (permittivité et pertes diélectriques) et de l’AlN (conductivité thermique) seront étudiées et corrélées aux caractérisations microstructurales et électriques.

Ce projet s’appuie sur le savoir-faire de l’équipe OVM et sur les installations disponibles dans la plateforme régionale de fabrication additive par Binder Jetting 3D CAMP. Au niveau international et national, peu d’équipes disposent de cet équipement récent et, de plus, l’élaboration de formes céramiques complexes par Binder Jetting demeure très rare pour les applications envisagées. Des collaborations avec les acteurs de l’Electronique de Puissance, des laboratoires relevant de la thématique « Génie Electrique » (LGP- Tarbes, LAPLACE- Toulouse, SIAME, Pau) permettront de mieux cerner les problématiques liées aux composants passifs dans un module.

Candidature

Profil du (de la candidate): Le(la) candidat(e) devra présenter de solides connaissances en Science des Matériaux. Des compétences en propriétés électriques seront un plus. Le(la) candidat(e) devra apprécier le travail expérimental et en équipe.

Salaire: indexé sur l’allocation doctorale

Merci d’envoyer votre CV et lettre de motivation à:

3. Guillemet-Fritsch (DR, équipe Oxydes à Valence Mixte) : sophie.guillemet@univ-tlse3.fr
4. Presmanes (DR, responsable de l’équipe Oxydes à Valence Mixte) : lionel.presmanes@univ-tlse3.fr

Date limite de candidature: 30 juin 2022