participantes

Institut des Nanotechnologies
INL - UMR CNRS 5270
Réunion réseau LRA « Nanothermique »
16 avril 2015, CETHIL, Lyon
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
1
INL: Institut des Nanotechnologies de Lyon
245 people (130 permanent staff)
4 research axes (9 teams)
ICT
Health
Health
Energy
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
http://inl.cnrs.fr
2
INL: Institut des Nanotechnologies de Lyon
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
http://inl.cnrs.fr
3
Equipe
Hétéroépitaxie et Nanostructures
Responsables :
Michel Gendry et Guillaume Saint-Girons
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
4
2D & 1D
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
2D, 1D, 0D
5
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6
III-V Nanostructures (InP, AlAs, GaAs,..)
III-V semiconductor nanostructures: reducing dimensions at the nanoscale…
2D: SLs & QWs
1D: NWs
InP
NWs
InAsP/InP
InAlAsP
200 nm
0D: QDs
InP
GaAs
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7
Works led by Michel Gendry and P. Regreny
Integration of functional oxides on silicon
• Motivation: Monolithically integrated novel devices in advanced “electronics”
Perovskites ABO3 (FE)
Energy harvesting
Opto-electronics & Photonics
Resp.: G. Saint-Girons
Resp.: R. Bachelet, B. Vilquin
Memories & Green logic
Thermal management
Resp.: C. Dubourdieu
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
Resp.: R. Bachelet, A.
Carretero-Genevrier
8
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9
Equipe
Spectroscopie et Nanomatériaux
Responsable : Bruno Masenelli
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
10
Contexte
• Grandes questions scientifiques
Nanomatériaux
Semiconducteurs
luminescents
- Émetteurs lumineux nanométriques de grande efficacité
intégrés, manipulables individuellement
- Sondes luminescentes de sensibilité extrême, bas coût, non
toxiques
- Analyse Physique multi-échelles et multi-paramètres pour
maitrise de la structure cristalline, chimique et électronique
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Equipe S&N
11
Axes thématiques
• Nano-émetteurs
Nanostructures III-V pour telecom
• Marqueurs et Sondes IV-IV
Thermomètres tribologiques
Zone de
contact
Coll. Équipe H&N (INL), LPN , FOTON, Univ. Monastir
20 publis dont Nanotech,, Appl. Phys. Lett
5 conf invitées, prix thèse CMCU
Nanostructures ZnO pour l’énergie
Collab. LAMCOS, institut Carnot I@L
14 publis dont PSS RRL, Nanoscale Res. Lett.
Biomarqueurs et substrats
UV-blue light
Si Solar Cell
Green light
Coll. ILM, IRCELyon, GEMAC, LMGP, Poly. Lodz
23 publis dont Nanoletters, Phys. Rev. Lett
8 conf. invitées
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×6
Collab. Équipe C&Nanobio, PV (INL),
Carmen (INSA Lyon), Univ. Kiev et Genève
19 publis dont Nanotechnology, Nanoscale,
Plasmonics,4 conf invitées, 5 brevets
Equipe S&N
12
Compétences / Moyens
 Caractérisations
MEB
 Optique : du macro au nano (objet unique),
stationnaire et dynamique, de l’UV à l’IR, en phase
solide et colloïdale, 10K à 400K
Cathodolumi.
200 nm
AFM capacitif de nanofils de ZnO
 Électrique (analyse par spectroscopie capacitive
macroscopique et nanométrique)
Medium energy ion spectroscopy
 Structurale et élémentale
(MET et faisceaux d’ions)
 Élaboration
Si poreux
 Gravure électrochimique
 Nanostructuration par faisceaux d’ions
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Equipe S&N
13
Activités liées à la nanothermique
 Opportunité des compétences en :
 Gravure électrochimique
 Nanostructuration par faisceaux d’ions
 Caractérisation par spectroscopie Raman
 pour étudier la diffusion des phonons dans Si poreux
Incohérente
Cohérente
Si poreux et Si poreux
Super-réseaux porosité1/porosité2
amorphisé par faisceaux
à l’échelle nanométrique
d’ions en régime électronique
Thèse Mouhannad Massoud
Thèse Pascal Newby
Co-direction P.O. Chapuis CETHIL
 Projets : BQR INSA Manatherm, Axe1 projet ST microelectronics
NANO 2017
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Equipe S&N
14
Equipe
Conception de Systèmes Hétérogènes
Responsable : Ian O’Connor
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15
Heterogeneous Systems Design Group
Nanoprocessors
Adaptive nanofabrics
Energy efficiency
Adaptability
Reliability
Optical interconnect
(S. Le Beux)
Design exploration
Energy efficiency
Adaptability
Robustness
Wireless sensor
networks
(D. Navarro)
Harsh environments
Medical monitoring
Sensitivity
Resolution
Spectrum
Imagers and
medical detectors
(G.N. Lu)
Image sensors
Energy harvesting
Efficiency
Linearity
Bandwidth
Audio amplification
Mechanical energy
conversion
(L. Quiquerez)
-router
Design methods for heterogeneous systems
(L. Labrak)
Mapping
Multi-domain
Optimization
3D
Multi-abstraction
TRE
SPEC
optimization
164 simulations
6 minutes
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System level tradeoff obtained in 9 minutes
Syst
em-C
Mat
sweep
9 simulations
30 minutes
lab
TRE
SPEC
Laser
efficiency
Driver modulation
current
Amplifier
gain
optimization
1390 simulations
23 minutes
16
Thermal analysis: ICTherm tool
Chip structure
Power dissipation
Thermal simulation
Temperature
55°C
40°C
http://www.ictherm.com/
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25°C
Source:
•A. Fourmigue, G. Beltramme, G.
Nicolescu, “Efficient Transient Thermal
Simulation of 3D ICs with Liquid-Cooling
and Through Silicon Vias”, DATE 2014.
•A. Fourmigue, G. Beltramme, G.
Nicolescu, “Explicit Transient Thermal
Analysis of Liquid-Cooled 3D-ICs”, in
Proc. of DATE 2013.
•A. Fourmigue, G. Beltramme, G.
Nicolescu, M. Aboulhamid, “A linear-time
approach for the transient thermal
simulation of liquid-cooled 3D ICs”, in
Proc. of CODES+ISSS 2011.
17
Evaluation: implementation
Dispositifs photoniques
Intégration 3D
Package level
Chip: Processeurs
SCC
Optical
NoC
Source: Intel
Uniform
0.35
crosstalk
signal
0.28
SNR
0.21
0.14
38dB
25dB
0.07
13dB
0
18
32.4
46.8
(mm)
Institut des Waveguide
Nanotechnologieslength
de Lyon UMR
CNRS 5270
Optical power (mW)
Optical power (mW)
Source: J. Howard et al. Solid-State
Circuits, IEEE Journal of, 46(1):173–183,.
2011
Diagonal
0.35
crosstalk
signal
0.28
0.21
19dB
SNR
13dB
0.14
10dB
0.07
0
18
32.4
46.8
Waveguide length (mm)
18
Equipe
Nanophotonique
Responsable : Xavier Letartre
Resp. Adjoint : Taha Benyattou
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3 axes thématiques
– Photonique Intégrée sur silicium (Resp.: R. Orobtchouk)
• Convergence photonique/électronique
• Intégration hétérogène de matériaux et fonctions
– Microcapteurs optiques (Resp.: C. Jamois)
• Capteurs pour l’environnement et la santé bas coût, portable
• Marier matériaux fonctionnalisés et structures photoniques
– Photonique pour Photovoltaïque (Resp.: C. Seassal, E. Drouard)
• Optimiser la conversion du rayonnement solaire
• Concepts photoniques originaux et technologies bas coût
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20
Nanophotonique et rayonnement thermique
– Sculpter l’environnement électromagnétique pour contrôler
le rayonnement thermique
– Exploitation de micro-nano-structures périodiques (cristaux
photoniques)
– Applications aux capteurs
• Sélectivité spectro-spatiale
• Faible consommation
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21
Nanophotonique et rayonnement thermique
Selective absorbers
• wavelength selective absorber : resonant mode
• efficient resonant absorber : critical coupling
Q  Qabs
• spatially selective absorber : strong variation of the Q-factor with
the incident angle
• q   optical thickness 
6
4
ABSORBANCE
0,5010
0,4500
0,3500
2
0,2500
q (°)
0,1500
0,000
0
-2
-4
doped silicon PCM
Institut des Nanotechnologies de Lyon UMR CNRS 5270
-6
1,500
1,504
 (µm)
1,508
1,512
22
Nanophotonique et rayonnement thermique
Coherent thermal source
Kirchhoff ’s law: Emittance = Absorbance
EMITTANCE
METAL
IDEE project : IOGS/Palaiseau, INL/Lyon, CEA/Grenoble, Delta Dore
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