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THEMATIQUE TRANSVERSE : MODELISATION

Ahmed Rhallabi, Christophe Cardinaud, Marie Claude Fernandez, Aurélie Girard , Chercheurs contractuels:  Guillaume Le Dain [2018-2020], Doctorants: Doctorant Mickael Cosson [2018- 2021], Doctorante Joelle Zgheib [2018-2021]

Doctorant ayant soutenus: Guillaume Le Dain (2018)


L’activité de modélisation développée au sein de l’équipe PCM a pour objectif de:
•    Mieux comprendre les phénomènes physico-chimiques et électriques des plasmas froids basse pression et leurs interactions avec la surface des matériaux
•    Mettre à la disposition des technologues, des simulateurs capables de prédire les propriétés morphologiques des motifs gravés ou des couches minces déposées
•    Aider à l’optimisation des procédés plasmas destinés au dépôt et à la gravure des matériaux.
L’approche multi-échelle, développée permet de prédire l’évolution spatio-temporelle des motifs gravés en fonction des paramètres machine.
Profitant de notre expertise en modélisation physique, nous avons développé, en partenariat avec d’autres équipe de l’IMN (PCM, MIOPS et ST2E) de la startup XSUN, une nouvelle thématique de modélisation. Elle porte sur la modélisation de la gestion de l’énergie dans des drones en vol.

Mots clés                  Plasma, gravure, modélisation, Drone, Gestion de l’énergie
Collaborations :       Réalisation de cible pour pulvérisation par SPS (Plateforme PNF2 Toulouse, CIRIMAT)



Modélisation multiéchelles de la gravure par plasma

Ahmed Rhallabi, Christophe Cardinaud, Aurélie Girard, Post-doctoral researcher : Guillaume Le Dain [2018-2020],

PhD : Guillaume le Dain (2018)

Model MultiechelleLa gravure des motifs atteignant des tailles microniques voire submicroniques est l’une des étapes clés dans la fabrication des circuits intégrés ainsi que dans d’autres systèmes miniatures comme des capteurs ou des MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Afin de mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques de la gravure, et pour une meilleure optimisation, nous avons développé une approche de modélisation multi-échelle permettant de prédire l’évolution temporelle des profils de gravure en fonction des paramètres machines. Cette approche est composée de trois modules :
•    un module cinétique pour déterminer les densités et les flux d’espèces neutres et chargées
•    un module de gaine pour calculer les fonctions de distribution énergétiques et angulaires des ions.
•    un module de surface pour déterminer l’évolution des motifs gravés à travers des masques.
Cette approche a été appliquée à la gravure de silicium en utilisant le procédé Bosch, la gravure des matériaux III-V et de l’acier par des plasmas chlorés. Ces simulateurs de gravure sont de bons outils au service des technologues pour une aide au développement des procédés de gravure.

Mots-clés                 Modélisation, Gravure, Plasma, Silicium, Acier, Bosch.

Modélisation et caractérisation de la gestion de l'énergie d'un drone autonome en vol

Ludovic Arzel (MIOPS), Philippe Poizot (ST2E), Ahmed Rhallabi (PCM), Doctorant : Mickael  Cosson [2018-2021] 

DRONE ahmed tof graph
La conception d’une nouvelle génération de drones autonomes en énergie est un enjeu stratégique majeur sur le plan national et européen compte tenu des applications technologiques multiples. En partenariat avec la start-up X-Sun, trois équipes de l’IMN (PCM, MIOPS et ST2E) sont impliquées dans le développement d’un projet de gestion d’énergie d’un drone équipé de panneaux solaires et d’un module de batterie Li-ion.


Un simulateur permettant de prédire l’autonomie de vol du drone X-Sun en fonction du plan de vol, des conditions climatiques et géographiques est réalisé. Le drone est équipé de panneaux photovoltaïques, d’un module EMS et de batteries Li-ion. Les paramètres des circuits électriques équivalents intégrés dans le simulateur ont été évalués grâce à des campagnes de caractérisation des cellules photovoltaïques et des batteries déployées dans la chaine de gestion d’énergie du drone.

 

Mots-clés                 Drone, Modélisation, Gestion de l’énergie, stockage électrochimique, photovoltaïque.      
Collaborations        Entreprise X-Sun      

 

Modélisation de la décharge plasma pour le dépôt physique en phase vapeur (PVD)

Ahmed Rhallabi, Pierre Yves Jouan, Doctorante : Joelle Zgheib [2018-2021]

MODELISATION Modlisation de la dcharge plasma pour la PVD Ahmed PYJcarreL’émergence du procédé PVD pulsé connu sous le noms HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering), a pour intérêt d’améliorer la qualité structurelle des films déposés. D’autre part, le phénomène d’auto-ionisation des atomes pulvérisés rend le dépôt plus directionnel et par conséquent améliore le recouvrement de marches des structures à fort rapport d’aspect (tranchées, vias, etc). Ses améliorations sont dues à l’application d’une tension de quelques kilovolts sur la cathode, d’une durée de quelques dizaines de microsecondes et d’une fréquence de l’ordre du kilohertz.  Afin de mieux comprendre les phénomènes physiques dans ce type de décharges, nous développons un modèle cinétique global appliqué à une cible de chrome bombardée par des ions issus d’une décharge plasma d’argon. Le modèle global a pour objectif de quantifier l’évolution temporelle des densités d’espèces neutres issues du gaz et de la cible ainsi que des espèces chargées. L’étude de la décharge HiPIMS Ar/Cr pourrait s’adapter à d’autres types de mélanges de gaz et de cibles pour d’autres types de dépôt de couches minces.

Mots-clés       Modélisation, Simulation, PVD, HiPIMS, Couches minces.

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