Vers une technologie piézoélectrique éco-innovante, durable et fiable // Towards eco innovative, sustainable and reliable piezoelectric technology

Vous recherchez un sujet de thèse à la frontière entre éco-innovation et high-tech… ce sujet est alors pour vous !

L'objectif central de cette thèse est de réduire l'empreinte environnementale de la technologie piézoélectrique (PZE) appliquée aux micro-actionneurs/capteurs, tout en préservant des niveaux optimaux de performances électriques et de fiabilité. Actuellement, la technologie PZE repose sur l'utilisation du plomb, notamment le matériau PZT (Pb(Zr,Ti)O3), ainsi que des électrodes telles que le Pt, Ru, Au, et des éléments dopants comme le La, Mn, Nb pour optimiser les propriétés piézoélectriques et les performances électriques. Ces matériaux, en plus de leur coût écologique significatif, font face à des pénuries avérées ou imminentes.

Dans le contexte de la nécessaire frugalité liée à la transition énergétique, cette thèse se positionne comme une exploration des technologies microsystèmes plus respectueuses de l'environnement et durables. Les travaux de recherche visent à créer un abaque à trois entrées, évaluant l'empreinte écologique, les performances électromécaniques et la fiabilité des technologies existantes (avec plomb) par rapport à celles en cours de développement (sans plomb). Pour atteindre ces objectifs, le doctorant utilisera des Analyses de Cycles de Vie (ACV), des mesures électromécaniques et des essais de fiabilité (tests accélérés de vieillissement).

Cette recherche interdisciplinaire englobera des domaines tels que l'écoconception, la science des matériaux/interfaces et les procédés de fabrication microélectroniques. Le doctorant bénéficiera du soutien des laboratoires de ses encadrants, spécialisés dans les procédés de fabrication/intégration de microsystèmes, ainsi que dans la caractérisation électrique et la fiabilité. La collaboration avec la cellule « éco-innovation » du CEA-Leti enrichira également les ressources disponibles pour la réalisation de ces travaux.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Are you looking for a Phd position at the intersection of eco-innovation and high-tech? This subject is for you!

You will participate in efforts aimed at reducing the environmental footprint of piezoelectric (PZE) technology applied to micro actuators and sensors, while maintaining optimal levels of electrical performance and reliability. Currently PZE technology primarily relies on PZT material (Pb(Zr,Ti)O3) which contains lead, as well as electrodes made from materials such as Pt, Ru, and Au, along with doping elements like La, Mn and Nb to enhance piezoelectric properties and electrical performance. These materials not only come with a significant ecological cost but are also facing proven or imminent shortages. In the context of the necessary frugality associated with the energy transition, this PhD position aims to explore more environmentally friendly and sustainable microsystem technologies. The research will create a comparative analysis assessing the ecological footprint, electromechanical performance, and reliability of existing technologies (with lead) versus those under development (lead free). To achieve these objectives, you will employ Life Cycle Analyses (LCA), electromechanical measurements, and reliability tests (accelerated aging tests).

This interdisciplinary research will encompass fields such as eco design materials science, and microelectronic manufacturing processes You will benefit from the support of laboratories specializing in microsystems manufacturing and integration processes, as well as electrical characterization and reliability Collaboration with the “eco innovation” unit at CEA Leti will also enhance the resources available for this project.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Caractérisation, Conception et Simulation
Laboratoire : Laboratoire Caractérisation Electrique et Fiabilité
Date de début souhaitée : 01-09-2025
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : LE RHUN Gwenaël
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DCOS//SITEC/LCMA

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service Caractérisation, Conception et Simulation

Sciences des matériaux