1) Contexte
Les détecteurs Infra-Rouges (IR) jouent depuis longtemps un rôle important dans le domaine de l’observation de la Terre depuis l’espace, notamment pour les applications de météorologie, de climatologie et de chimie de l’atmosphère. Compte tenu du large domaine de longueur d’onde à étudier (de 1 à 16 microns), du besoin d’une grande sensibilité et d’une réponse rapide et de l’intérêt de fonctionner à la plus haute température possible, les détecteurs basés sur le matériau semi-conducteur HgCdTe (aussi appelé MCT) sont de loin les plus utilisés.
Classiquement, le MCT LWIR/VLWIR de type N sur P est utilisé dans la majorité des programmes spatiaux en cours de développement mais l’intérêt se porte aujourd’hui sur le MCT de type P sur N afin de réduire le courant d’obscurité pour ainsi optimiser la température de fonctionnement.
Depuis plusieurs années, le CNES a lancé une activité avec Lynred via des projets R&T pour le développement de la technologie MCT P sur N, dans un premier temps pour une longueur d’onde de coupure de 13µm puis pour une longueur d’onde de coupure au-delà de 15µm.
Ces R&T ont mené à la fabrication rétines hybridées sur un circuit de lecture (ROIC) déjà disponible et connu. Ces détecteurs ont été livrés au CNES pour caractérisation électro-optique.
2) Objectifs de la thèse
L’objectif de cette thèse est l’évaluation aux irradiations (protons, dose ionisante) du comportement de ces détecteurs infrarouges MCT VLWIR P sur N.
Les caractérisations des détecteurs étudiés seront menées avant et après irradiations
Les résultats seront comparés d’une part à la littérature et d’autre part aux résultats obtenus sur les thèses récemment réalisées (Ségolène Dinand, Thibaud Friess) sur le comportement des détecteurs MCT N sur P MWIR et LWIR.
Parmi les paramètres visés par cette étude, le rendement quantique, le courant d’obscurité et le phénomène de « Random Telegraph Signal (RTS) » seront les cibles principales.
La réalisation du travail de thèse se répartira entre le CNES (Toulouse), l’ISAE-SUPAERO (Toulouse), le département architectures et développements de chaines de détection d’AIRBUS Defence and Space (Toulouse) et le CEA LETI (Grenoble), dans le département optronique DOPT/SICM/LIR.
De façon détaillée, le doctorant devra s’approprier :
- l’état de l’art de la physique de détecteurs infrarouges MCT N sur P et P sur N ainsi que de leur procédé de fabrication
- l’état de l’art des effets des rayonnements ionisants et de déplacements atomiques sur le matériau MCT.
Dans une première phase, le doctorant devra définir les sources de radiation les plus pertinentes pour mener à bien l’étude. Certaines caractérisations additionnelles initiales sont également envisageables pour dresser un bilan complet pré-irradiation.
Le doctorant participera ensuite à l’irradiation de ces détecteurs et la caractérisation qui suit, en termes de performance pure, mais également en termes de pixels clignotants (RTS). L’objectif est la quantification des dégradations des diodes sous irradiation et la mise en évidence des paramètres influant sur cette dégradation. Le développement d’outils pour réaliser une étude exhaustive des phénomènes observés sera mené.
Le doctorant réalisera la synthèse des résultats obtenus en mettant en valeur les effets identifiés et leur origine. Selon le niveau de compréhension atteint durant la thèse, des modèles permettant d’anticiper les effets de l’environnement radiatif spatial sur les technologies étudiées pourront être proposés.
Le doctorant sera amené à valoriser ses résultats sous forme de publication scientifiques et de communications dans des colloques internationaux
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contact Directeur de thèse - cedric.virmontois@cnes.fr
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Master recherche (ou équivalent) dans au moins une des spécialités suivantes : - nano/microélectronique (conception, procédés de fabrication…) - optoélectronique - physique du semi-conducteur - physique du solide - physique des particules - interaction particule-matière - environnement radiatif spatial et effets sur les composants électroniques
ISAE
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