Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Le micro-soudage par laser ultrarapide en transmission est une technologie de fabrication émergente, avec des applications croissantes en photonique, microélectronique et matériaux avancés. En focalisant des impulsions laser ultracourtes à l’interface entre deux matériaux transparents, il est possible d’obtenir une fusion et un mélange localisés, permettant une liaison solide et précise après resolidification.
Si cette technique a été démontrée avec succès pour les verres, les céramiques et les polymères, son extension aux semi-conducteurs — en particulier au silicium — demeure un défi scientifique et technologique majeur. L’indice de réfraction élevé du silicium (n ≈ 3,5) et sa faible largeur de bande interdite (~1,12 eV) entraînent de fortes limitations optiques, notamment la délocalisation du faisceau, la propagation non linéaire et l’écran plasma. Ces effets entravent fortement l’apport d’énergie à l’interface et limitent la fiabilité du soudage.
Des avancées récentes dans notre groupe ont permis de démontrer, pour la première fois, le soudage laser en transmission du silicium à l’aide d’impulsions nanosecondes, atteignant des résistances au cisaillement supérieures à 10 MPa pour des assemblages de semi-conducteurs similaires et dissemblables (par exemple Si et GaAs). Toutefois, des verrous fondamentaux subsistent — en particulier la forte réflectivité à l’interface, qui limite la transmission de l’énergie, notamment lorsque l’écart interfacial est comparable ou supérieur à la longueur d’onde du laser. Dans ce cas, l’interface se comporte comme une cavité de Fabry–Perot, ce qui réduit fortement l’efficacité de couplage.
Ce projet de doctorat vise à dépasser ces limitations grâce à une stratégie innovante de laser bi-couleur. L’idée principale consiste à utiliser deux faisceaux laser synchronisés à des longueurs d’onde différentes (λ₁ et λ₂), conçus de manière que l’un compense la réflexion de l’autre (par exemple λ₂ décalé de multiples de λ/4). Cette approche garantit que, même dans des conditions d’interférence défavorables, au moins une des longueurs d’onde se transmet efficacement à travers l’interface pour permettre le soudage.
Le/la doctorant(e) (H/F) devra :
• Concevoir et mettre en œuvre un système laser ultrarapide à double longueur d’onde (laser femtoseconde, amplificateur paramétrique optique).
• Étudier les mécanismes d’interaction lumière–matière dans les semi-conducteurs sous excitation bi-couleur.
• Développer des modèles analytiques et numériques pour comprendre le couplage d’énergie aux interfaces.
• Réaliser des expériences d’irradiation laser avec diagnostics in situ et microscopie.
• Caractériser les interfaces soudées à l’aide de techniques avancées d’analyse des matériaux.
• Étendre l’approche à des interfaces non idéales et non uniformes, en vue d’applications réelles.
Ce projet offre une opportunité unique de contribuer à une solution de pointe dans le
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Contraintes et risques :