OFFRES DE STAGES MASTER-PFE DU LAPLACE 2018-2019
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LABORATOIRE PLASMA ET CONVERSION D’ENERGIE
UMR 5213
OFFRES DE STAGES
MASTER-PFE
DU LAPLACE
2018-2019
Université Paul Sabatier - Bât. 3R3 - 118, route de Narbonne - 31062 Toulouse cedex 9 (France)
Tél. : (33) (0)5 61 55 68 48 - sec-ups@laplace.univ-tlse.fr
INP ENSEEIHT - 2, rue Camichel - BP 7122 - 31071 Toulouse cedex 7 (France)
Tél. : (33) (0)5 34 32 24 03 - sec-n7@laplace.univ-tlse.fr
http://www.laplace.univ-tlse.fr
Les recherches menées au LAPLACE s’inscrivent dans le domaine de l’énergie électrique et des plasmas
et couvrent un continuum d’activités qui englobe la production, le transport, la gestion, la conversion
et l’usage de l’électricité. Dans leur traduction scientifique, ces recherches dont l’esprit général est
l’ingénierie, sont bâties sur un socle de sciences physiques mais font souvent appel à d’autres disciplines
nécessaires pour comprendre et concevoir des systèmes et des procédés.
On peut dégager des activités existantes quelques thèmes principaux :
• l’étude comportementale des matériaux et la recherche de nouveaux matériaux pour le génie
électrique, l’électronique de puissance ou l’électrotechnique.
• les études sur les plasmas créés par tout type de décharges et sur leurs applications.
• la conception et la commande des composants, des dispositifs et systèmes de production, de
conversion, de traitement et de stockage de l’énergie électrique, ainsi que leur sûreté de
fonctionnement.
L’énergétique et l’électromagnétisme sont aussi des composantes scientifiques fortes du laboratoire.
Les domaines d’application des recherches concernent les transports, l’aéronautique et le spatial,
l’environnement et l’énergie, la biologie et la santé.
Le laboratoire est structuré en 12 groupes de recherches qui participent chacun au triptyque
plasma/matériau/système.
• AEPPT : Arcs Électriques et Procédés Plasmas Thermiques
• CODIASE : COmmande et DIAgnostic des Systèmes Électriques
• CS : Convertisseurs Statiques
• DSF : Diélectriques Solides et Fiabilité
• GENESYS : Groupe ENergie Électrique et SYStémique
• GRE : Groupe de Recherche en Électromagnétisme
• GREM3 : Groupe de Recherches en Électrodynamique, Matériaux, Machines et Mécanismes
Electroactifs
• GREPHE : Groupe de Recherche Énergétique, Plasmas, et Hors Équilibre
• LM : Lumière et Matière
• MDCE : Matériaux Diélectriques dans la Conversion d’Énergie
• MPP : Matériaux et Procédés Plasmas
• PRHE : Plasmas Réactifs Hors Équilibre
OFFRES DE STAGE LAPLACE 2018
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Titre stage Groupe de recherche Responsable(s) Lieu Page
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Modelling of microwave cavities used to generate R. Perrussel
GRE site ENSEEIHT 1
plasma by time reversal technical H. Kaouach
Using microwave cavity to improve the performance N. Raveu
GRE site ENSEEIHT 2
of an antenna array H. Kaouach
« Qualité » d’une cavité micro-onde pour les
R. Perrussel
applications basées sur le retournement temporel
GRE N. Raveu site ENSEEIHT 3
(Improving the quality of µ-waves cavities used for
H. Kaouach
reversal time applications)
Modélisation du comportement polaire d'un
S. Leroy
matériau isolant électrique sous contrainte thermo- DSF / MDCE site UPS 4
L. Laudebat
électrique : application au polyimide
Caractérisation à l'échelle nanométrique des
propriétés de couches minces nanocomposites C. Villeneuve-Faure
DSF site UPS 5
TiO2/SiO2 pour les applications dans les L. Boudou
supercondensateurs
Fabrication et caractérisation d’électrodes à base de
LM D. Buso site UPS 6
nanofils métalliques
Compréhension des mécanismes de rupture N. El Horr
diélectrique des céramiques utilisées en MDCE Z. Valdez-Nava site UPS 7
électronique de puissance D. Malec
Céramiques AlN à propriétés contrôlées pour les D. Kenfaui
MDCE site UPS 8
applications d’électronique de puissance Z. Valdez-Nava
Analyse par FTIR du plasma de molécules complexes
dans un réacteur plasma basse pression (ECR
MPP P. Raynaud site UPS 9
microonde – 1mTorr) - Corrélation avec la croissance
et les propriétés des couches minces
Modélisation d’un propulseur à courant de Hall à
GREPHE L. Garrigues site UPS 10
écrantage magnétique
Dynamique de charge dans les plasmas en rotation GREPHE R. Gueroult site UPS 11
Étude des propriétés thermodynamiques et P. Teulet site UPS
chimiques d’un plasma d’arc interne dans un AEPPT F. Gentils (Schneider et Schneider Electric 12
appareillage de coupure électrique moyenne tension Electric) (Grenoble)
Cartographie de la concentration en ozone produite
G. Wattieaux
dans un réacteur corona multi-pointes utilisé pour PRHE site UPS 13
O. Eichwald
dépolluer des gaz ou des surfaces
Caractérisation du transport électronique au travers
F. Gaboriau
d'un cusp magnétique dans un plasma froid hors GREPHE site UPS 14
G. Fubiani
équilibre
P. Freton
Etude du module magnétique Ansys Maxwell AEPPT site UPS 15
J-J. Gonzalez
Etude expérimentale d’un arc électrique éclatant J-J. Gonzalez
AEPPT site UPS 16
dans un liquide P. Freton
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Titre stage Groupe de recherche Responsable(s) Lieu Page
Sy
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Pl
Simulation de DBD homogène à la pression
MPP H. Caquineau site UPS 17
atmosphérique
Étude des interactions entre une alimentation et une H. Piquet site ENSEEIHT
GENESYS 18
décharge à barrière diélectrique B. Cailler (INU Albi) INU Albi
Circuit intégré CMOS pour la génération de temps
morts adaptatifs dans le contexte des transistors CS N. Rouger site ENSEEIHT 19
MOSFET SiC haute tension sans diode de roue libre
Conception et caractérisation de composants de
puissance en diamant pour l'électronique de CS N. Rouger site ENSEEIHT 20
puissance
Commande par optimisation linéaire en ligne de
J. Regnier
convertisseurs statiques à grand nombre CODIASE site ENSEEIHT 21
M. Fadel
d’interrupteurs sur carte FPGA
M. Fadel site ENSEEIHT
Evaluation de différentes topologies de conversion
T. Rachmilda (Institut et Institut
d'énergie dans le cadre d'une application CODIASE 22
Technologique de Technologique de
photovoltaique connectée au réseau électrique
BANDUNG - Indonésie) BANDUNG (Indonésie)
Optimisation du dimensionnement et de
B. Sareni
l'engagement de production électrique à J-1 d'une GENESYS site ENSEEIHT 23
X. Roboam
centrale éolienne avec stockage
Participation des sources d'énergie renouvelable aux N. Roux
GENESYS site ENSEEIHT 24
services système du réseau X. Roboam
Réalisation du Contrôle Numérique Décentralisé G. Gateau
CS site ENSEEIHT 25
pour Convertisseur Parallèle Multiphase M. Mannes-Hillesheim
Etude d’une Structure de Conversion Multiniveaux
CS G. Gateau site ENSEEIHT 26
type « Common Flying Capacitor »
Y. Lefevre
Modélisation et conception de moteur à bobinage M. Fenot (École nationale
fractionnaire à haute puissance massique. Prise GREM3 supérieure de mécanique site ENSEEIHT 27
en compte de l'aspect thermique et d'aérotechnique
ENSMA)
Y. Lefevre
Conception de bobinage et décharge partielle GREM3 site ENSEEIHT 28
D. Malec
François PIGACHE
Marc MISCEVIC
Enhancement of Heat Pipe robustness by SMA GREM3 Frédéric LECHENAULT site ENSEEIHT 29
(Laboratoire de Physique
Statique)
Etude du morphing électro-actif d’un volet
hypersustentateur d'avion Long Courrier type Jean-François ROUCHON
GREM3 site ENSEEIHT 30
A321 pour l'amélioration des performances Clément NADAL
aérodynamiques
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Modelling of microwave cavities used to generate plasma by time reversal technical
Contexte :
The time reversal (TR) technical is a physical process used since 1990 in different areas of the electromagnetic spectrum. The
TR is widely used in medical treatment [1] and acoustic. This technical consists to propagate the waves in reverse way in the
aim to focus the energy in the primary source's point (original feed).
According to the application of interests, the TR can be realised in two or three phases. For our application, there are two phases:
registration and focalisation. For high RF energy level, a microwave cavity must be used to trap the energy and improve the
focalisation quality. This process permits to transfer the energy to the electrons and generate a localised plasma (in space & in
time).
Les trois phases pour la détection d'une inclusion par le retournement temporel [1]
In the aim to understand in detail what is happening in the cavity during the focalisation phase of the TR process, it is interesting
to survey the EM field evolution in real time. However, once the plasma is ignited, the access to these informations (EM field
evolution) is required for controlling the plasma position.
Sujet :
The selected student will start this project by a learning phase that consists to understand the used method (FDTD: Finite
Difference in Time Domain) and also to be familiar with the already developed 2D code. Subsequently, She/He will improve this
code version by taking in account the metallic losses (borders of the cavity) and obstacles (defined shapes) that can be putted
inside the cavities. An important intention should be focussed on the numerical dispersion and its impact on the results
(focalisation quality).
Once the 2D version of the code is completed and validated, She/He will develop a 3D version in the aim to validate some of the
measurement results already done in our lab (thesis project of V. Mazières, started 2017).
The complete 3D code can be used as a numerical simulator (tool) to realize some interesting studies (such as parametric study)
and quantify the impacts of the different freedom parameters.
In the end of the project, the results can be valorized by a scientific publication with the financial support of the lab.
Profil recherché :
Student in Master 2 - Engineer student in 3rd year (PFE)
Connaissances requises :
Electromagnetic, microwave cavity, Propagation, Numerical method, FDTD
Responsable(s) :
Ronan PERRUSSEL : perrussel@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 89
Hamza KAOUACH : kaouach@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 06
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site ENSEEIHT
Équipe GRE
Possibilité de poursuite en thèse : ASAP
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 1 Offres de stages 2018-2019
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Using microwave cavity to improve the performance of an antenna array
Contexte :
Transmit-Arrays (i.e. discrete lens antennas) are based on similar concepts as for reflect-arrays [1], except that they operate in
a transmission mode [2] rather than reflection. The typical configuration of transmit-arrays operating in transmission mode is
schematized in Fig. 1.
The transmit-arrays provide additional variables which can be used to
control and shape the pattern of the radiation pattern. They are more
versatile and can provide more symmetrical patterns with lower side
lobes. In addition, they can be used to scan the main beam of the
antenna toward any point in space.
To be an excellent candidate for satellite and nanosat applications, two
critical problems must be solved. The two problems are i) spill-over loss
2-3 dB and ii) power efficiency 50-60 %.
The low level of power (radiation) efficiency makes this antenna bad
candidate compared to the antennas currently used for space
applications, such as horn antenna. The spill-over loss of this antenna
reduces the power efficiency and impacts the electronic circuits placed
Principle of a transmit-array antenna [2]
near it, specially in the case of CubeSat.
The idea consists to use a metallic cavity in the aim to solve these problems. In this case, the main challenge is the ability to
improve the coupling between the cavity (RF power source) and the unit cells (elementary cells).
[1] D. Pozar, S. Targonski, “Design of millimeter wave microstrip reflect-arrays,” IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 45, no. 2, pp. 287–295, 1997.
[2] H. Kaouach, A. Kabshi “Simple Tri-Layer Linearly Polarized Discrete Lens Antenna with High-Efficiency for mmWave Applications”, IEEE Antennas
and Wireless Propag. Letters, vol. 15, pp. 259-262, 2015.
Sujet :
The different tasks during this research project can be listed as follow:
- A state of art about the radiating cavities,
- Study and comprehension of the operating principle of the proposed design,
- Design of a metallic cavity for a compact design,
- Improving the coupling between the designed cavity and the radiating elements (unit cells),
- Simulation of the global antenna (cavity with radiating elements) and comparison with the transmit-arrays in terms of
radiation performance.
Profil recherché :
Student in Master 2 - Engineer student in 3rd year (PFE)
Connaissances requises :
Electromagnetic, Antenna design, Propagation, ANSYS HFSS
Responsable(s) :
Nathalie RAVEU : raveu@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 82
Hamza KAOUACH : kaouach@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 06
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site ENSEEIHT
Équipe GRE
Possibilité de poursuite en thèse : ASAP
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 2 Offres de stages 2018-2019
Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : « Qualité » d’une cavité micro-onde pour les applications basées sur le retournement
temporel ( Improving the quality of µ-waves cavities used for reversal time applications )
Contexte :
Le retournement temporel (RT) est un procédé utilisé depuis les années 1990 dans différents domaines où intervient une équation
d'ondes. Le RT fait revivre aux ondes leur parcours en sens inverse afin de les focaliser précisément à la source qui leur a donné
naissance. On retrouve ce procédé notamment dans les applications suivantes : la détection d’objets, détection de source
sismiques [1], le traitement médical [2].
Ceci peut être réalisé avec une unique antenne mais il est alors nécessaire de considérer une cavité réverbérante pour obtenir la
focalisation par RT. Les propriétés spectrales de la cavité sur la bande de fréquences d'intérêt jouent alors un rôle fondamental pour
l'efficacité (la qualité) du retournement temporel.
Ce concept appliqué en micro-ondes dans un milieu plasma, permettrai de transférer localement de l’énergie aux électrons et ainsi
de générer un plasma localisé dans l’espace et dans le temps. Dans le cadre de cette application, une cavité micro-onde (thèse de
Valentin Mazières, LAPLACE) est utilisée pour réaliser le RT, nous nous proposons ici d’en améliorer les performances en jouant sur
la forme, le type de parois (des méta-matériaux) ou en ajoutant des obstacles.
Sujet :
Le stagiaire étudiera les différentes méthodes permettant de qualifier et d’améliorer les propriétés spectrales d'une cavité
résonante micro-onde. Parmi les solutions possibles pour l'amélioration, l’ajout de métamatériaux sur les parois sera identifié et
qualifié en regard des autres techniques.
Les métamatériaux à implanter dans la cavité seront obtenus par une analyse analytique des modes de résonance dans cette cavité
par la Théorie Modale Elargie [3-4] et une qualification de la cavité sous cette contrainte. Une méthode numérique pour la
détermination des modes propres à l'aide du calcul d'une intégrale de contour [5] sera également mise en œuvre pour être capable
de qualifier une large gamme de cavités (quels que soient les matériaux et la géométrie).
A la fin de ce stage, les travaux effectués pourront être valorisés par une publication scientifique.
[1] M. Shustak, E. Landa “Time reversal for wave refocusing and scatterer detection using machine learning,” Geophysics journal,
Volume 83, Number 5, 2018.
[2] Kosmas, C. M. Rappaport, E. Bishop “Time Reversal with the FDTD Method for Microwave Breast Cancer Detection,” EEE Trans.
on Microwave Theory and Techniques, vol. 53, pp. 2317-2323, 2005.
[3] N. Raveu, B. Byrne, L. Claudepierre, N. Capet, “Modal Theory for waveguides with anisotropic surface impedance boundaries,”
IEEE Trans on MTT, 2016, vol. 64, issue 4, pp. 1153-1162.
[4] L. Kuhler, G. Le Fur, L. Duchesne, N. Raveu, “The propagation characteristic of 2-D metamaterial waveguide using the Modal
Expansion Theory,” IEEE Trans on MTT, 2018, vol. 66, issue 10, pp. 4319-4326.
[5] W.-J. Beyn, “An integral method for solving nonlinear eigenvalue problems,” Linear Algebra and its Applications, 436:3839 -
3863, 2012.
Profil recherché :
BAC +5 (master M2, élève ingénieur en 3ème année)
Formation théorique et pratique en électromagnétisme et microondes.
Connaissances requises :
Electromagnétisme, cavité micro-onde, Propagation, Méthode numérique, FDTD
Responsable(s) :
Ronan PERRUSSEL : perrussel@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 89
Nathalie RAVEU : raveu@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 23 82
Hamza KAOUACH : kaouach@laplace.univ-tlse.fr, 05 34 32 24 06
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site ENSEEIHT
Équipe GRE
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 3 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Modélisation du comportement polaire d'un matériau isolant électrique sous contrainte
thermo-électrique : application au polyimide
Contexte :
La connaissance de la répartition du champ électrique dans les diélectriques solides, qu'ils soient utilisés comme isolants dans les
technologies HVDC (high voltage direct current), dans des composants de l'électronique de puissance ou de la microélectronique,
continue à être un enjeu majeur dans le choix des matériaux et l'optimisation des systèmes de nos jours au vu des évolutions en
terme de niveaux de tension ou de température. L’augmentation du champ électrique peut entrainer la rupture diélectrique de
l'isolant et ainsi affecter la fiabilité de l’ensemble du système. Ces diélectriques, soumis à des contraintes électriques et thermiques,
peuvent accumuler des charges dans leur volume, rendant encore plus difficile l'estimation du champ électrique en tout point du
matériau. Cette connaissance est d'autant plus importante qu'elle semble en lien avec le vieillissement prématuré du matériau.
L’objectif du stage est de prendre en compte les contraintes thermoélectriques afin d’améliorer les modèles déjà développés afin
de mieux appréhender le vieillissement des matériaux et fiabiliser les systèmes.
Sujet :
Il s’agira dans un premier temps, de bien comprendre le contexte et les limites des caractérisations et des modèles utilisés pour les
matériaux. De mettre l’accent sur l’importance du modèle de la permittivité et de sa caractérisation en fonction de la contrainte
expérimentale (champ, température, temps/fréquence). Pour cela une campagne de mesures de la réponse polaire d'un matériau
isolant électrique, par spectroscopie diélectrique sera menée. Le matériau choisi est un polyimide. Une approximation de cette
réponse fréquentielle par une/des relaxations de type Cole/Cole sera ensuite effectuée, afin d'avoir une réponse continue et
échantillonnable. L'implémentation de cette variable ε(t) dans un modèle de transport de charges, afin de valider le modèle sous
contrainte électrique seule sera effectuée. Et enfin, l'utilisation d’un outil mathématique déjà développé, nous permettra d'ajouter
la contrainte thermique à la contrainte électrique, pour valider le modèle sous multi-contraintes.
Profil recherché :
Candidat(e) avec une formation dans le domaine du génie électrique, de la physique appliquée et/ou matériaux.
Connaissances requises :
Une bonne connaissance en matériaux et un intérêt pour la modélisation, une aisance dans des notions générales de la simulation
numérique (Matlab) sera un plus. L’autonomie, la curiosité et un esprit critique seront appréciés.
Responsable(s) :
Séverine LE ROY : leroy@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 73 02
Lionel LAUDEBAT : laudebat@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 01
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS - 3R3
Équipes DSF et MDCE
Possibilité de poursuite en thèse : non pas sur ce sujet
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 4 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Caractérisation à l'échelle nanométrique des propriétés de couches minces nanocomposites
TiO2/SiO2 pour les applications dans les supercondensateurs
Contexte :
Les oxydes de titane (TiO2), du fait de leur forte permittivité (50- 100), présentent un intérêt pour les oxydes de grille de nouvelle
génération et les condensateurs à forte densité de stockage de charges. Leur principale limitation est des courants de fuite trop
importants dont l’origine est liée à la valeur du gap (Eg~3.1 eV) et à la morphologie colonnaire des dépôts en couches minces. Ce
phénomène peut être contourné par l’ajout de SiO2. On peut ainsi disposer de leviers pour ajuster les propriétés des
nanocomposites TiO2/SiO2 ainsi élaborés. En effet, le SiO2 possède une faible permittivité relative (environ 4) mais reste un des
meilleurs isolants utilisés pour les applications en microélectronique. La stratégie proposée pour développer des matériaux plus
performants consiste donc à élaborer des oxydes de titane et de silicium, aux propriétés électriques modulables (permittivité,
conductivité) en fonction de la composition.
Sujet :
Le stage sera réalisé dans le cadre d'une collaboration avec l'Institut des Matériaux de Nantes (IMN). Les couches minces
nanocomposites TiO2/SiO2 seront élaborées à l'IMN et caractérisées au Laplace. Ces couches étant formées de domaines de tailles
nanométriques, leur caractérisation sera réalisée à l'aide de la Microscopie à Force Atomique. L'objectif du stage porte donc sur
l'étude des propriétés électriques à l'échelle nanométrique des couches minces de TiO2/SiO2. Plus particulièrement, il conviendra
d'étudier l'influence de la permittivité diélectrique (à l'échelle macroscopique et locale) sur les phénomènes d'injection locale de
charges électriques. Le stage se déroulera en deux temps. Tout d'abord l'injection locale de charges sera étudiée
expérimentalement par Microscopie à sonde de Kelvin (KPFM). Puis, les résultats obtenus seront interprétés au regard des
caractérisations structurales (IMN) et des mesures de permittivité (Laplace).
Profil recherché :
Le candidat devra être étudiant en master science des matériaux ou génie électrique avec des connaissances en physique des
matériaux. Un fort intérêt pour l’expérimentation est souhaité.
Connaissances requises :
Physique des matériaux
Responsable(s) :
Christina VILLENEUVE-FAURE : christina.villeneuve@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 84 10
Laurent BOUDOU : laurent.boudou@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 73 26
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Équipe DSF
Possibilité de poursuite en thèse : Non
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 5 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Fabrication et caractérisation d’électrodes à base de nanofils métalliques
Contexte :
Dans le cadre de ses activités sur l’électronique organique, l’équipe de recherche Lumière et Matière développe des transistors
organiques émetteurs de lumière (OLETs). Les travaux actuels sont notamment orientés vers l’étude d’une architecture dite «
transistors verticaux ». Pour fonctionner correctement ces composants nécessitent la mise en œuvre d’une électrode perforée
nano-structurée. Outre la nano-structuration, l’électrode doit être transparente dans la gamme du visible pour laisser passer le
rayonnement produit par le transistor et son procédé de fabrication et de dépôt doit être compatible avec la couche de diélectrique
sous-jacente.
Plusieurs méthodes sont envisagées pour réaliser cette électrode. On peut notamment citer la lithographie par nano-impression,
les maillages à base de nanotube de Carbonne et enfin les films de nanofils métalliques (Au/Ag). Cette dernière solution offre
l’avantage d’être peu couteuse tout en conservant de très bonnes performances. Le dépôt en solution de nanofils métalliques peut
se faire de différentes manières : impression jet d’encre, spin-coating, drop casting, spray coating ou encore par dip coating. La
technique utilisée ainsi que la phase de dépôt est critique pour obtenir des caractéristiques (résistivité, transparence, épaisseur,
rugosité, « fill factor », …) compatibles avec l’application visée.
Sujet :
Il est proposé au stagiaire de réaliser et de caractériser des électrodes nanostructurées à base de nanofils métalliques. Le dépôt se
fera par « spin coating ». Il s’agira notamment d’évaluer l’influence des paramètres de dépôt, de recuit et d’un éventuel post
traitement (mécaniques, chimiques, lumineux,…) sur les caractéristiques de l’électrode. Le stagiaire utilisera les moyens de
caractérisation disponibles au laboratoire : source mètre pour les mesures électriques, spectrophotomètre pour les mesures de
transparence, MEB et AFM pour les mesures structurelles.
Dans un deuxième temps, si les caractéristiques obtenues sont compatibles avec l’application visée, le stagiaire intègrera l’électrode
réalisée dans une structure « transistor vertical » et en réalisera la caractérisation.
Profil recherché :
Étudiant en école d’ingénieurs et/ou master 2 avec forte composante en micro/nanofabrication.
Connaissances requises :
Il est également souhaitable que le candidat ait des connaissances dans au moins un de ces domaines :
Electronique organique, Dépôt de couche mince, matériaux pour le génie électrique
Responsable(s) :
David BUSO : buso@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 65 06
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Équipe LM
Possibilité de poursuite en thèse : Oui
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 6 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Compréhension des mécanismes de rupture diélectrique des céramiques utilisées en
électronique de puissance
Contexte :
Le domaine de l'électronique de puissance est un domaine en perpétuelle progression dans les applications ferroviaires, avioniques,
navales et automobiles. Les progrès dans ce domaine ont eu lieu par l'émergence de nouveaux composants de puissance, plus
performants et plus compacts, qui sont assemblés sur des substrats céramiques dans des modules de forte puissance. Actuellement
une des principales préoccupations dans ce domaine est de comprendre l'origine des défaillances de ces modules pour augmenter
leur niveau de fiabilité. Il s'agit de déterminer si ces défaillances sont de nature diélectrique (rupture diélectrique de l'encapsulant,
du substrat), mécanique (rupture de fils de connection, rupture du substrat) ou thermique (points chauds, délamination-fissuration
par cyclage,…). Ce type d'étude fait partie des activités du groupe MDCE (Matériaux Diélectriques dans la Conversion de l'Energie)
au Laplace et ce stage concerne l'étude d'une catégorie de défaillance du module d'électronique de puissance liée à la rupture
diélectrique de son substrat céramique.
Sujet :
Les phénomènes physiques qui dominent le comportement diélectrique des matériaux céramiques sont mal connus jusqu'à
présent. Leur compréhension est importante pour pouvoir mieux concevoir et réduire les défaillances des modules d'électronique
de puissance. Des travaux visant à expliquer la rupture diélectrique des céramiques ont été effectués au Laplace au sein du groupe
MDCE. Ils ont concerné l’effet de contraintes ou de précontraintes mécaniques sur la rupture diélectrique de l’Alumine, un matériau
très utilisé pour la conception de substrats. Ils ont donné des résultats intéressants qui confortent l'hypothèse suivante : la rupture
diélectrique de l’Alumine pourrait être d’origine électromécanique et pourrait être engendrée par la propagation de fissures
préexistantes sous l’effet du champ électrique. L'objectif de ce stage est donc de poursuivre et d'approfondir les travaux qui ont
été réalisés au sein du Laplace et d'avancer dans la compréhension des mécanismes de rupture diélectrique de ce matériau. Le
travail demandé va consister à étudier le comportement diélectrique de l'Alumine sous l'effet de diverses contraintes (mécaniques,
électriques et électromécaniques) et à effectuer des études concernant la microstructure des échantillons étudiés. En effet, la
microstructure pourrait avoir des effets importants sur les propriétés mécaniques et le comportement diélectrique de ce matériau.
Pour pouvoir réaliser ce stage, tous les moyens expérimentaux disponibles au Laplace et ayant déjà servi à des études antérieurs
seront mis à profit. Parmi ces moyens, nous citons : un banc de mesure (développé au Laplace) capable d'appliquer d’une façon
simultanée une contrainte mécanique et un champ électrique lors d'un essai de rupture diélectrique.
Profil recherché :
Master EEA
ou Master en physique expérimentale
ou Master en science des matériaux
Connaissances requises :
Des notions sur la programmation et interfaçage d'équipements de mesure serait appréciables
Responsable(s) :
Nahida EL HORR : nahida.el-horr@univ-tlse3.fr, 05 62 25 82 60
Co-encadrant Zarel VALDEZ-NAVA : valdez@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 83 87
Co-encadrant David MALEC : malec@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 60
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS - Bât 3R3
Équipe MDCE
Possibilité de poursuite en thèse : Recherche de financement en cours
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 7 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Céramiques AlN à propriétés contrôlées pour les applications d’électronique de puissance
Contexte :
Les céramiques de nitrure d’aluminium (AlN) se placent avantageusement pour les applications d’électronique de puissance haute
tension – haute température en raison de leur conductivité thermique élevée et de leurs bonnes propriétés diélectriques et
mécaniques. Cependant, le contrôle de la conductivité électrique de ces matériaux est une voie envisagée pour améliorer les
performances des systèmes d’isolation à base d’AlN utilisés dans les modules électronique de puissance. Cela requiert le
développement de céramiques AlN comprenant des ajouts conducteurs. Aux laboratoires LAPLACE et CIRIMAT à Toulouse, nous
avons récemment mis en œuvre une approche expérimentale qui consiste à incorporer, simultanément, dans ces matériaux, des
ajouts conducteurs et oxydes (Ex. Y2O3) en vue de modifier leur conductivité électrique et de maintenir leur conductivité thermique
élevée, respectivement.
Sujet :
Dans le cadre de développement de ces céramiques AlN à propriétés contrôlées, nous proposons un stage qui comporte les volets
suiavnts :
I. Elaboration de céramiques AIN à conductivité électrique contrôlée
Le (ou les) stagiaire(s) contribuera à optimiser les conditions de dispersion des précurseurs, à synthétiser les mélanges de poudres
et à élaborer des céramiques AlN/ajouts par le frittage flash SPS (Spark Plasma Sintering). Il contribuera également aux
caractérisations physicochimiques et microstructurales de ces matériaux et la mesure de leur conductivité électrique.
Ces travaux se dérouleront aux laboratoires LAPLACE et CIRIMAT
II. Etude des propriétés physiques de céramiques AlN/Ajouts
Le (ou les) stagiaire(s) contribuera à effectuer des compagnes de mesure des propriétés électriques, thermiques et diélectriques de
céramiques AlN/ajouts élaborées. Il étudiera la dépendance de ces propriétés à la fréquence et à la température dans des gammes
respectives de 0,1 - 106 Hz et 20 - 350°C. Il évaluera également l’apport des ajouts incorporés dans les céramiques AlN dans les
mécanismes de conduction électrique sous fort champ et la relation microstructure avec leur réponse diélectrique en large bande
et température.
Cette partie du stage se déroulera au laboratoire LAPLACE.
Profil recherché :
Chimie, matériaux, mesures physiques ou génie électrique
Connaissances requises :
Sciences des matériaux
Procédés d'élaboration de céramiques
Caractérisations microstrcturales et physicochimique
Mesures électriques et thermiques
Responsable(s) :
Driss KENFAUI : kenfaui@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 89 37
Zarel VALDEZ : valdez@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 83 87
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS - Bât 3R3
Équipe MDCE
Possibilité de poursuite en thèse : Non
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 8 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Analyse par FTIR du plasma de molécules complexes dans un réacteur plasma basse pression
(ECR microonde – 1mTorr) - Corrélation avec la croissance et les propriétés des couches minces
Contexte :
Des recherches récentes concernant l’élaboration de couches minces optiques sur des substrats 2D et 3D ont été menées au
Laboratoire LAPLACE dans le cadre du laboratoire Commun Pixcell (en partenariat avec Essilor). Ces études nous ont amené à
travailler avec des précurseurs organométalliques (A base de Titane) et organosiliciés en plasma basse pression micro-onde. En
dehors des propriétés optiques (indices de réfraction et coefficient de transmission) qu’il fallait maîtriser est apparue la notion de
mode de croissance des couches. En effet suivant les conditions d’élaboration nous avons constaté qu’il était possible d’obtenir une
croissance couche par couche ou bien une croissance tridimensionnelle (nano poteaux, …). Ceci a de très grandes conséquences sur
les propriétés finales du matériau élaboré : optique, mécanique, barrière, électrique, … pour des applications dans les domaines
tels que l’énergie solaire thermique à concentration ou photovoltaïque, les membranes, l’optique ophtalmique, l’emballage,
l’aéronautique, le collage, etc etc . Il s’agit ici de déterminer et de comprendre le mode de dissociation d’un précurseur
organométallique ainsi que le mode de croissance des couches minces nanométriques (100 à 200 nm) de type TiO2 et TiOxCyHz en
fonction des paramètres expérimentaux (P° totale, puissance injectée dans le plasma, type de précurseur, polarisation du substrat,
type substrat, température, temps de résidence, …) et de corréler les résultats avec les propriétés finales des films minces obtenues
concernant les applications membranaires et solaires. Il est aussi possible de contrôler le mode de croissance par l’adjonction d’un
monomère organosilicié en plus de l’organométallique initial. L’étude des phénomènes dans la phase plasma est donc une étape
primordiale dans la compréhension des mécanismes de croissance et des propriétés finales.
Sujet :
Ainsi, dans le cadre de ce projet (« PLASMECO ») financée par la région Occitanie, une plateforme de caractérisation des plasmas
de monomères complexes par FTIR (Infrarouge à Transformée de Fourier) est mise en œuvre et sera le nouvel outil utilisé pendant
le stage. Il s’agit d’un réacteur très basse pression (ECR microonde – 1mTorr)) dédié à l’analyse du plasma et équipé d’un système
d’analyse du plasma par FTIR in situ Multipassage de très haute sensibilité, d’un spectromètre de Masse, d’une Sonde de Langmuir
et de d’OES. Ainsi en fonction des monomères utilisés (pendant le stage : TTIP et HMDSO), l’analyse de la phase plasma (dissociation
des molécules mères, détection de nouvelles espèces) par spectrométries IR et MS est envisagée afin de comprendre les
corrélations entre la phase plasma et les propriétés finales des couches obtenues dans ce réacteur ou un des réacteurs équivalents
à disposition dans le groupe de recherche. D’autre part, comme la plateforme sera opérationnelle depuis peu (fin 2018), le stagiaire
sera très impliqué dans sa mise en œuvre, ses réglages et son optimisation.
Profil recherché :
Personne pouvant devenir rapidement autonome et très impliquée sur le plan expérimental dans le domaine de l’analyse des
plasmas et des couches minces « In et ex-situ » ainsi que dans le domaine des dépôts plasma basse pression. Un goût prononcé
pour la compréhension des phénomènes physiques et physico‐chimiques ainsi que pour les procédés et les diagnostics sera
déterminant.
Connaissances requises :
Plasmas, Diagnostics, Matériaux, Couches minces, et propriétés des Surfaces et Motivation
Responsable(s) :
Patrice RAYNAUD : patrice .raynaud@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 84 77 - Portable : 06 86 00 56 19
L’encadrement du stagiaire se fera conjointement par Patrice Raynaud (DR2 – CNRS) et un post doct.
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS – Bât 3R3
Équipe MPP
Possibilité de poursuite en thèse : Oui
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 9 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Modélisation d’un propulseur à courant de Hall à écrantage magnétique
Contexte :
Les Propulseurs de Hall (PH) sont des décharges de type ExB dans lesquelles des électrons magnétisés génèrent un plasma dans un
canal dont les parois sont en céramique et dont les ions fortement accélérés par le champ électrique fournissent la poussée. Ces
propulseurs sont couramment utilisés pour le maintien à poste des satellites de télécommunications placés en orbite
géostationnaire. Afin de s’affranchir de l’utilisation de propulseurs chimiques, les satellites du futur vont embarquer des PH de plus
forte puissance afin d’assurer également la mission de transfert d’orbite. D'autre part, de moteurs de petites dimensions sont aussi
à l'étude pour compenser la force de trainée agissant sur les satellites en orbite basse. Quelque soit la mission, les interactions entre
les ions de la décharge et les parois du PH sont un facteur limitant la durée de vie du PH.
Une nouvelle configuration du PH avec écrantage magnétique a été proposée aux Etats Unis et revistée par le laboratoire ICARE à
Orléans sur des moteurs de petites tailles. Le but recherché est de limiter les interactions entre le plasma et les parois du moteur
pour réduire les interactions ion-paroi et augmenter ainsi la durée de vie du PH.
Sujet :
Le stagiaire se familiarisera d’abord avec le modèle hybride développé au Laplace pour des configurations standards de
fonctionnement des PH.
Il adaptera le modèle hybride existant afin de modéliser le fonctionnement du PH à écrantage magnétique.
Il comparera les résultats aux mesures effectuées pour divers points de fonctionnement testés au laboratoire ICARE dans le moyen
d’essais NExET début 2019.
Profil recherché :
stage de 6 mois, niveau Master 2/3ème année école d’Ingénieur
Connaissances requises :
programmation fortran, base en physique des plasmas
Responsable(s) :
Laurent GARRIGUES : garrigues@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 81 42
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS, Bât 3R2
Equipe GREPHE
Possibilité de poursuite en thèse : demande en cours
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 10 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
2018 / 2019 Systèmes Électriques
Autre(s) :
Titre : Dynamique de charge dans les plasmas en rotation
Contexte :
Les phénomènes de rotation dans les plasmas magnétisés, et plus particulièrement les propriétés de confinement associées à la
rotation, ouvrent la voie à différentes applications. Au cours des dernières années, les plasmas en rotation ont notamment été mis
en avant afin de proposer des configurations alternatives prometteuses pour la fusion par confinement magnétique ou encore pour
développer des techniques de séparation par plasma.
Sujet :
Un point commun à ces applications est le besoin de produire une rotation du plasma. Diverses méthodes ont été proposées pour
cela, notamment l'utilisation de configurations dites de champs croisés, de champs magnétiques tournants (figure ci-dessous) ou
encore d'ondes résonantes. On s'intéressa dans le cadre de ce stage aux possibilités offertes par un champ électrique oscillant, et
on s'appuiera pour cela sur la compréhension et modélisation de la dynamique de particules chargées dans cette configuration. On
s'attachera en particulier à évaluer comment ces résultats varient en fonction du rapport entre la fréquence de ce champ électrique
et les fréquences propres d'un plasma magnétisé. Ces résultats seront comparés aux méthodes proposées à ce jour.
2
1.5
1
0.5
0
y
-0.5
-1
-1.5
Champ magnétique tournant et exemple de
-2 dynamique 0ionique
1 dans 2cette configuration.
-2
-1
x
Profil recherché :
Master plasma/simulation numérique/physique fondamentale/énergétique ou formation ingénieur.
Connaissances requises :
Electrodynamique - résolution équations différentielles ordinaires - physique des plasmas - méthdoes numériques
Responsable(s) :
Renaud GUEROULT : renaud.gueroult@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 62 43
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS
Équipe GREPHE
Possibilité de poursuite en thèse : probable, à confirmer
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 11 Offres de stages 2018-2019Offre de Stage Master / PFE
Thématique(s) concernée(s) :
Électromagnétisme
Matériaux
http://www.laplace.univ-tlse.fr Mathématiques Appliqués
Plasmas
Systèmes Électriques
2018 / 2019 Autre(s) :
Titre : Étude des propriétés thermodynamiques et chimiques d’un plasma d’arc interne dans un
appareillage de coupure électrique moyenne tension
Contexte :
De nombreux appareillages de distribution de l’énergie électrique utilisent l’hexafluorure de soufre (SF6) comme gaz de remplissage
et d’isolement. Le SF6 a toutefois été désigné comme l’un des principaux gaz responsable de l’effet de serre depuis le protocole de
Kyoto (1997). Le « Pouvoir de Réchauffement Global » (ou PRG) du SF6 est égal à 22200 : le rejet d’une tonne de SF6 dans
l’atmosphère est donc équivalent en terme d’effet de serre à l’émission de 22200 tonnes de CO2. L’un des verrous technologiques
actuels concerne donc le remplacement de l’hexafluorure de soufre par un gaz ayant une empreinte écologique moindre.
Dans ce contexte, la société Schneider Electric a développé de nouveaux appareillages pour lesquels le SF6 a été remplacé par un
gaz alternatif présentant des qualités diélectriques équivalentes à celles de l’hexafluorure de soufre mais ayant un plus faible impact
écologique. Ces nouveaux dispositifs nécessitent toutefois des études complémentaires afin de s’assurer qu’ils respectent les
normes en vigueur, notamment pour la protection des personnes en cas d’apparition d’un arc de défaut interne.
Sujet :
Le nouveau gaz utilisé par Schneider Electric est composé à partir des constituants atomiques élémentaires H, F et C.
La première partie du travail à réaliser dans le cadre de ce stage va concerner le calcul de la composition chimique du plasma en
fonction de la pression et de la température, ainsi que la détermination des propriétés thermodynamiques du mélange plasmagène
(densité de masse, énergie interne, enthalpie et chaleurs spécifiques à pression et volume constants).
La seconde partie du stage sera dédiée à l’étude de la chimie du plasma de mélange H, F, C en présence d’aluminium (provenant de
l’érosion de parties métalliques internes), afin d’analyser la réactivité entre le fluor et l’aluminium, et de déterminer l’énergie
éventuellement dégagée par ces réactions chimiques.
Au final, l’objectif général de ces travaux sera d’interpréter les montées en pression observées au sein de l’appareillage électrique
en présence d’un arc interne, comparativement (au moins qualitativement) avec les cas d’appareillages remplis avec de l’air ou du
SF6.
Profil recherché :
Etudiant en master ou élève ingénieur, formation en plasma, physique appliquée, génie électrique.
Connaissances requises :
Sans que cela soit obligatoire, des connaissances en programmation (C, Fortran, …) seraient utiles.
Responsable(s) :
Philippe TEULET : teulet@laplace.univ-tlse.fr, 05 61 55 82 21
François GENTILS : francois.gentils@schneider-electric.com
Lieu du stage et conditions particulières :
LAPLACE site UPS - Le stage se déroulera principalement au laboratoire LAPLACE.
Plusieurs visites au sein de la société Schneider Electric à Grenoble seront également réalisées pendant le
déroulement du stage.
Équipe AEPPT
Possibilité de poursuite en thèse :
Laboratoire plasma et conversion d’énergie 12 Offres de stages 2018-2019Vous pouvez aussi lire
