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Onglets principaux

Photo personnelle
Vanel Jean-Charles
DIRECTEUR ADJOINT DU LPICM

Contact

Bureau : 406:20-04
Téléphone : +33169334357
Département/Laboratoire/Service : CA/DER/LAB/PICM
Fonctions complémentaires :
CHARGÉ D'ENSEIGNEMENT
+33169334357
EXAMINATEUR

Bibliographie & travail en cours

Mission: 

Ingénieur de Recherche au LPICM (UMR 7647 :  CNRS - Ecole Polytechnique)

Instrumentation, acquisition et traitement du signal.

Photodétecteurs avec leur électronique associée.

Métrologie des détecteurs avec leur électronique associée (électronique rapide et bas bruit) dans les domaines suivant :

o Physique de particules et des astroparticules (LLR).

o Caractérisations électriques des composants en couches minces : Sonde de kelvin, spectroscopie d’impédance (LPIM).

o Caractérisations optiques des cancers : polarimétrie (LPICM).

Contrôle et automatisation de manipulations expérimentales : Labview (LPICM).

Biographie: 

A compléter

Enseignement: 

Depuis 2013 : Chargé d'enseignement d’exercice incomplet au département de physique à l’École Polytechnique. Responsable du centre de travaux pratiques d’électronique.

2012-2013 : Poste temporaire de chargé d'enseignement au TREX électronique à l’Ecole Polytechnique.

Depuis 2007 : Examinateur titulaire des travaux pratiques d’électronique (physique) du concours d’entrée à l’Ecole Polytechnique.

2005 à 2009 : Chargé de cours (24 heures par an) au Master Photo-détection (M2 Pro) à l’université Paris VII – Denis Diderot. L’intitulé du cours est : électronique, acquisition et photodétecteurs.

2009 : Intervenant à l’école d’été du GDR Nucléon (08/07/2009), détecteur silicium.

2009 : Intervenant à l’école de microélectronique de l’IN2P3, signaux et modélisation des détecteurs à semi conducteurs.

Publications et Liens

Publications: 

[1]       S. Manhas, J. Vizet, S. Deby, J.-C. Vanel, P. Boito, M. Verdier, et al., "Demonstration of full 4x4 Mueller polarimetry through an optical fiber for endoscopic applications," Optics Express, vol. 23, pp. 3047-3054, 2015/02/09 2015.

[2]       S. Majee, M. F. Cerqueira, D. Tondelier, J. C. Vanel, B. Geffroy, Y. Bonnassieux, et al., "Permeation barrier performance of Hot Wire-CVD grown silicon-nitride films treated by argon plasma," Thin Solid Films, vol. 575, pp. 72-75, 1/30/ 2015.

[3]       J. Vizet, S. Manhas, S. Deby, J. C. Vanel, A. de Martino, and D. Pagnoux, "Demonstration of Mueller polarimetry through an optical fiber for endoscopic applications," in Lasers and Electro-Optics (CLEO), 2014 Conference on, 2014, pp. 1-2.

[4]       M. Romain, D. Tondelier, J. C. Vanel, B. Geffroy, O. Jeannin, J. Rault-Berthelot, et al., "Dependence of the Properties of Dihydroindenofluorene Derivatives on Positional Isomerism: Influence of the Ring Bridging," Angewandte Chemie-International Edition, vol. 52, pp. 14147-14151, Dec 23 2013.

[5]       J. W. Jin, J.-C. Vanel, D. Daineka, T. Mohammed-Brahim, and Y. Bonnassieux, "Dynamic and Transient Analysis of Silicon-Based Thin-Film Transistors: Channel Propagation Model," Journal of Display Technology, vol. 9, pp. 871-876, 2013.

[6]       J. W. Jin, J. C. Vanel, D. Daineka, Y. Bonnassieux, S. Janfaoui, K. Kandoussi, et al., "Effect of Intrinsic Capacitances and Time Necessary for Channel Creation in Silicon-Based Thin-Film Transistors," 2012 19th International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices (Am-Fpd): Tft Technologies and Fpd Materials, pp. 325-328, 2012.

[7]       J. Aguilar, P. Ambalathankandy, T. Fiutowski, M. Idzik, S. Kulis, D. Przyborowski, et al., "Infrastructure for Detector Research and Development towards the International Collider," 2012.

[8]       K. Abe, N. Abgrall, H. Aihara, Y. Ajima, J. B. Albert, D. Allan, et al., "The T2K experiment," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 659, pp. 106-135, Dec 11 2011.

[9]       J. A. Tauber, N. Mandolesi, J. L. Puget, T. Banos, M. Bersanelli, F. R. Bouchet, et al., "Planck pre-launch status: The Planck mission," Astronomy & Astrophysics, vol. 520, Sep-Oct 2010.

[10]     F. Moreau, J. C. Vanel, O. Drapier, M. Gonin, A. Bonnemasion, A. Cauchois, et al., "Mass characterization of multi-pixel photon counters for the T2K 280 m near detector," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 613, pp. 46-53, Jan 21 2010.

[11]     E. V. Johnson, T. Verbeke, J. C. Vanel, and J. P. Booth, "Nanocrystalline silicon film growth morphology control through RF waveform tailoring," Journal of Physics D-Applied Physics, vol. 43, Oct 2010.

[12]     C. Adloff, Y. Karyotakis, J. Repond, J. Yu, G. Eigen, Y. Mikami, et al., "Study of the interactions of pions in the CALICE silicon-tungsten calorimeter prototype," Journal of Instrumentation, vol. 5, May 2010.

[13]     C. Adloff, Y. Karyotakis, J. Repond, A. Brandt, H. Brown, K. De, et al., "Construction and commissioning of the CALICE analog hadron calorimeter prototype," Journal of Instrumentation, vol. 5, May 2010.

[14]     C. Adloff, Y. Karyotakis, J. Repond, J. Yu, G. Eigen, C. M. Hawkes, et al., "Response of the CALICE Si-W electromagnetic calorimeter physics prototype to electrons," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 608, pp. 372-383, Sep 21 2009.

[15]     J. Repond, J. Yu, C. M. Hawkes, Y. Mikami, O. Miller, N. K. Watson, et al., "Design and electronics commissioning of the physics prototype of a Si-W electromagnetic calorimeter for the International Linear Collider," Journal of Instrumentation, vol. 3, Aug 2008.

[16]     S. Chatrchyan, G. Hmayakyan, V. Khachatryan, A. M. Sirunyan, W. Adam, T. Bauer, et al., "The CMS experiment at the CERN LHC," Journal of Instrumentation, vol. 3, Aug 2008.

[17]     J. F. Macias-Perez, G. Lagache, B. Maffei, K. Ganga, A. Bourrachot, P. Ade, et al., "Archeops in-flight performance, data processing, and map making," Astronomy & Astrophysics, vol. 467, pp. 1313-1344, Jun 2007.

[18]     A. Karar, J.-C. Vanel, R. Cornat, and M. Benyamna, "Silicon Wafers for EUDET module design and test bench," presented at the CALICE Collaboration Meeting, Prague : Tchèque, République, 2007.

[19]     A. Benoit, P. Ade, A. Amblard, R. Ansari, E. Aubourg, S. Bargot, et al., "First detection of polarization of the submillimetre diffuse galactic dust emission by Archeops," Astronomy & Astrophysics, vol. 424, pp. 571-582, Sep 2004.

[20]     A. Benoit, P. Ade, A. Amblard, R. Ansari, E. Aubourg, S. Bargot, et al., "Cosmological constraints from Archeops," Astronomy & Astrophysics, vol. 399, pp. L25-L30, Mar 2003.

[21]     A. Benoit, P. Ade, A. Amblard, R. Ansari, E. Abourg, S. Bargot, et al., "The cosmic microwave background anisotropy power spectrum measured by Archeops," Astronomy & Astrophysics, vol. 399, pp. L19-L23, Mar 2003.

[22]     A. Benoit, P. Ade, A. Amblard, R. Ansari, E. Aubourg, J. Bartlett, et al., "Archeops: a high resolution, large sky coverage balloon experiment for mapping cosmic microwave background anisotropies," Astroparticle Physics, vol. 17, pp. 101-124, May 2002.

[23]     P. Gorodetzky, A. de Bellefon, J. Dolbeau, T. Patzak, P. Salin, A. Sarrat, et al., "Status report of the solar neutrino detection project HELLAZ," Nuclear Physics B-Proceedings Supplements, vol. 87, pp. 506-507, Jun 2000.

[24]     T. Patzak, P. Gorodetzky, K. Medjoubi, and J. C. Vanel, "Generator of two single electrons separated in time adjustable between 300 ps and 100 ns," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 434, pp. 358-361, Sep 21 1999.

[25]     A. Karar, Y. Musienko, and J. Vanel, "Characterization of avalanche photodiodes for calorimetry applications," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 428, pp. 413-431, Jun 4 1999.

[26]     P. Gorodetzky, T. Patzak, J. Seguinot, J. C. Vanel, T. Ypsilantis, J. Derre, et al., "Identification of solar neutrinos by individual electron counting in HELLAZ," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 433, pp. 554-559, Aug 21 1999.

[27]     J.-C. Vanel, "Etude et caracterisation de photodiodes a avalanche en silicium pour le calorimetre electromagnetique de l'experience CMS," Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 1997.

[28]     A. Karar, R. Tanaka, and J. C. Vanel, "APD's excess noise measurements using spectral analysis (FFT)," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 387, pp. 205-210, Mar 1 1997.

[29]     H. Hillemanns, A. Karar, J.-C. Vanel, and J. Badier, "Test Measurements on Thermal, Electrical and Optical Properties of the CMS/ECAL Prototype Setup," 1997.

[30]     P. Aspell, S. Bates, P. Bloch, R. Grabit, P. Jarron, K. Kloukinas, et al., "Beam test results of a Shashlik calorimeter in a high magnetic field," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 376, pp. 361-367, Jul 11 1996.

[31]     P. Aspell, S. Bates, P. Bloch, R. Grabit, P. Jarron, K. Kloukinas, et al., "Energy and spatial resolution of a Shashlik calorimeter and a silicon preshower detector," Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section a-Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, vol. 376, pp. 17-28, Jun 21 1996.

 

Brevet :

Antonello De Martino, Dominique Pagnoux, Jérémy Vizet, Sandeep Manhas, Jean-Charles Vanel, et al.. Dispositif et méthode de caractérisation polarimétrique déportée par fibre optique. Patent n° : 145 2244. 2014. <hal-01009519>

Publications HAL: 
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Hal

Publications HAL: 

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Enseignement: 

Cours :

PHY513A - Projet de Conception expérimentale micro et nanoélectronique (2018-2019)

PHY513B - Projet de Conception expérimentale Microélectronique VLSI (2018-2019)

PHY564A - Open Electronics: from Arduino and Raspberry Pi to the Internet of Things (2018-2019)

Ce cours vise à former, autour de TP et d'un projet, sur les concepts de l'électronique libre, des capteurs et des objets connectés. Seront plus particulièrement abordés :

  • Le fonctionnement et l'utilisation de cartes Arduino.
  • Le fonctionnement et l'utilisation de carte Raspberry Pi.
  • La mesure, l'utilisation et l'interfaçage de capteurs.
  • La conception d'objet connectés.

Chaque thématique fera l'objet d'un micro-projets expérimental.

2 séances seront dédiée à un projet imposé portant sur conception d'une station de mesure de température alliant un capteur thermique associé à une carte Arduino et un affichage déporté supporté par une carte Raspberry Pi.

Enfin les 3 dernières séances porterons sur un projet libre .

L'Evaluation se fera via un rapport et Pitch de présentation du projet libre


Langue du cours : Français & Anglais

Credits ECTS : 4

PHY573A - Conception expérimentale micro et nanoélectronique (2018-2019)

Cet enseignement de projets expérimentaux se propose d’aborder, avec une approche proche du métier d’ingénieur en projet de R&D, les technologies actuelles et futures mise en œuvre en micro et nanoélectronique. Les projets seront réalisés en binôme et offrent une grande liberté dans les problématiques abordées. 4 thématiques seront potentiellement proposées au choix des élèves :

Circuits logiques programmables FPGA
Ce cours est consacré à la conception et à la mise en œuvre effective d'un circuit logique synchrone, sous la forme d'un projet de programmation mené en binôme, utilisant une plateforme à base de circuits reconfigurables (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays).
Exemples de projets déjà réalisés : montre numérique, microprocesseur, oscilloscope numérique, synthétiseur audio, coprocesseur MD5, contrôleur vidéo.

Conception de circuits microélectroniques VLSI
L'objectif de ce module à caractère expérimental est de vous familiariser avec les techniques de conception de circuits intégrés VLSI CMOS, en menant à bien la conception et la réalisation d'un petit circuit électronique (environs 10 000 transistors), de la spécification au silicium. Les outils utilisés durant ce module sont issus de la chaîne de CAO Alliance, développés au Laboratoire d'Informatique de Paris 6. Ce ne sont pas des outils industriels, mais ce sont des outils nés de la recherche et bien adaptés à une démarche de conception.
Les années précédentes, un circuit accordeur de piano a été réalisé. Toutes les idées sont les bienvenues, et seront étudiées pour voir s'il est possible de les réaliser au moins partiellement.

Nano-composants à base de nanotubes de carbone
L'objectif de ce module à caractère expérimental est de mettre en œuvre la conception de transistor à base de nanotubes de carbone. De manière plus détaillée, seront abordées ici la synthèse des nanotubes de carbones par approche CVD, la caractérisation de ces derniers (microscopie SEM et TEM) et enfin la conception et la caractérisation des transistors à base de ces nanotubes. Une partie de ce projet expérimental sera réalisée dans la salle blanche de THALES.

Electronique d’instrumentation : conception d’un spectromètre RMN

L’objectif de cet enseignement expérimental est de concevoir, par approche schéma blocs, un petit spectromètre RMN élémentaire mais fonctionnel à partir du principe physique de la Résonance Magnétique Nucléaire. Les élèves aborderont ainsi les multiples concepts de l'électronique d'instrumentation (adaptions d’impédance, réflexion, mesures à très faible bruit, électronique Radio Fréquence, modulation, ...) autour d'un banc de spectrométrie par Résonance Magnétique Nucléaire. L’étudiant(e) personnalise son projet en développant un des nombreux thèmes autour de l’instrumentation RMN : la conception de circuits numériques à base de microcontrôleurs ARMN et/ou de FPGA (cartes de développements Mbed, Arduino, Redpitaya, Altera De*), la conception d’électronique analogique Radio Fréquence ou Basses Fréquences , Les mesures physiques (déplacement chimique, temps de relaxation, diffusion…), la simulation numérique, le traitement du signal, la mesure de bruit (facteur de bruit), l’évolution vers l’imagerie IRM (1D).


numerus clausus: 20

Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis

Credits ECTS : 4

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Instrumentation electronics: design of an NMR spectrometer

The objective of this experimental teaching is to design, by a block diagram approach, a small but functional NMR spectrometer based on the physical principle of Nuclear Magnetic Resonance. Students will thus approach the multiple concepts of electronics (micro-processing, impedance matching, reflection, very low noise measurements, Radio Frequency electronics, modulation, ...) around a Nuclear Magnetic Resonance spectrometry bench. The student personalizes his project by developing one of the many themes around this NMR instrumentation: the design/or use of digital circuits based on ARM microcontrollers and/or FPGA devices (works are done on Mbed, Arduino, Redpitaya,  Altera…  development boards), the design of analog electronics Radio Frequency or Low Frequencies boards, physical measurements (chemical shift, relaxation time, diffusion ...), numerical simulation, signal processing, noise measurement (noise factor), evolution towards MRI (1D) imaging.


numerus clausus: 20

Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
no prerequisites

Credits ECTS : 4



PHY581C - Conception expérimentale Microélectronique VLSI (2018-2019)

    • Cet enseignement de projets expérimentaux se propose d’aborder, avec une approche proche du métier d’ingénieur en projet de R&D, les technologies actuelles et futures mise en œuvre en micro et nanoélectronique. Les projets seront réalisés en binôme et offre une grande liberté dans les problématiques abordées. 4 thématiques seront potentiellement proposées au choix des élèves :



Circuits logiques programmables FPGA

    • Ce cours est consacré à la conception et à la mise en œuvre effective d'un circuit logique synchrone, sous la forme d'un projet de programmation mené en binôme, utilisant une plateforme à base de circuits reconfigurables (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays).

    • Exemples de projets déjà réalisés : montre numérique, microprocesseur, oscilloscope numérique, synthétiseur audio, coprocesseur MD5, contrôleur vidéo.



Conception de circuits microélectroniques VLSI

    • L'objectif de ce module à caractère expérimental est de vous familiariser avec les techniques de conception de circuits intégrés VLSI CMOS, en menant à bien la conception et la réalisation d'un petit circuit électronique (environs 10 000 transistors), de la spécification au silicium. Les outils utilisés durant ce module sont issus de la chaîne de CAO Alliance, développés au Laboratoire d'Informatique de Paris 6. Ce ne sont pas des outils industriels, mais ce sont des outils nés de la recherche et bien adaptés à une démarche de conception.

    • Les années précédentes, un circuit accordeur de piano a été réalisé. Toutes les idées sont les bienvenues, et seront étudiées pour voir s'il est possible de les réaliser au moins partiellement.



Conception virtuelle hard/soft de système sur puce

    • La diminution continuelle de la taille des transistors (42nm) a permis une croissance exponentielle du nombre de ces composants intégrés sur une puce (plus de 1 milliard). Ainsi les circuits VLSI actuels ne comportent plus un seul processeur. On parle de System on Chips (système sur puce), multiprocesseur en clusters parallèles, multi-niveaux de caches mémoires, réseaux d’interconnexion, Codec d’entrée sortie,…. Le but de ce projet expérimental sera, grâce à l’approche de prototypage virtuel avec SoCLib (structure logiciel développée par le LIP6), de concevoir et de valider en simulation la conception d’un processeur massivement parallèle.



Conception instrumentale : développements RMN et Imagerie 1D,  2D et 3D

Au cours de cet enseignement expérimental, les  étudiants vont partir du principe physique de la Résonance Magnétique Nucléaire pour construire, par approche schéma blocs, un petit spectromètre RMN élémentaire mais fonctionnel. Les élèves aborderont ainsi les multiples concepts de l'électronique d'instrumentation (adaptions, réflexions, préampli faible bruit, électronique Radio Fréquence, démodulation ...) mais aussi de la mesure physique autour de ce spectromètres de caractérisation de molécules des plus simple (l’eau) par Résonance Magnétique Nucléaire. L’étudiant peut personnaliser son projet en développant un des nombreux thèmes autour de l’instrumentation RMN : réalisation de cartes électroniques analogiques ou numériques ; développements  à base de microprocesseurs ARM et/ou de FPGA (les travaux sont réalisés sur des cartes de développements Mbed, Arduino, Redpitaya, Altera) ;  effectuer des mesures physiques (déplacement chimique, temps de relaxation, diffusion…) ; réaliser des simulations numériques ou du traitement du signal. Les étudiant(e)s démarrent  les travaux avec des réalisations/expériences simples et pédagogiques leurs permettant de découvrir les principes de bases de la physique RMN et tous les aspects nécessaires propre à la RMN. Une approche de l’imagerie 1D, 2D, 3D est aussi proposée.


Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4

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Instrumental Design: NMR Developments and 1D, 2D and 3D Imaging

During this experimental teaching, the students will start from the physical principle of Nuclear Magnetic Resonance and build, by a block diagrams approach, a small but functional NMR spectrometer. Students will thus approach the multiple concepts of electronics (matching, reflections, low noise preamplifier, Radio Frequency, demodulation ...). They(she) will  also see the physical measurements around this spectrometers for characterization of molecules  (water) by Nuclear Magnetic Resonance. The student can customize his(her) project by developing one of the many themes around NMR instrumentation : production of analog or digital electronic boards; developments based on microprocessor ARM and/or FPGA devices (works are done on Mbed, Arduino, Redpitaya,  Altera…  development boards); perform physical measurements (chemical shift, relaxation time, diffusion ...); compute numerical simulations or signal processing. The students start the work with simple and pedagogical achievements/experiments allowing them to discover the basic principles of NMR physics and all the necessary aspects specific to NMR.  An approach of 1D, 2D, 3D imaging is also proposed.

Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4



PHY589 - Laboratory Course in Photovoltaics (2018-2019)

The aim of this course is to allow the students to have hands on experience in the fabrication and characterization of solar cells in a research environment. The courses will take place in the laboratory of physics of interfaces and thin films. Various aspects of solar energy will be covered:

i) the synthesis of silicon thin films by plasma enhanced chemical vapour deposition and the production of solar cells based on these layers,

ii) the synthesis and characterisation of solar cells based on organic semiconductors,

iii) the detailed characterization of various materials by complementary techniques (ellipsometry, Raman, AFM…) in order to qualify various aspects of materials for solar cells,

iv) the full characterization of solar cells (single junction PIN based on a-Si:H and µc-Si:H, amorphous/c-Si heterojunctions , tandem solar cells, CIS, GaAs…). In particular dark and light J-V characteristics and spectral response will be used to understand the physics behind these various devices.

 

This course is taught in English.

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L’objectif de cet Enseignement d’Approfondissement (EA) est de permettre aux élèves d’aborder de façon concrète le monde de l’énergie solaire photovoltaïque par des activités proches de la recherche. L’enseignement se déroulera au Laboratoire de Physique des Interfaces et de Couches Minces où on étudiera plusieurs aspects de l’énergie solaire :

i) la synthèse de couches minces de silicium amorphe et microcristallin par plasma froid et la réalisation de cellules solaires à base de ces matériaux,

ii) la réalisation et caractérisation de cellules solaires à base de matériaux organiques,

iii) la caractérisation de matériaux semi-conducteurs par diverses techniques complémentaires : ellipsométrie, spectroscopie Raman, AFM,… permettant leur qualification du point de vue des applications solaires,

iv) la caractérisation complète de cellules solaires : cellules PIN à base de silicium amorphe et microcristallin, cellules à hétérojonction amorphe/cristallin, cellules tandem et cellules à haut rendement à base de GaAs. En particulier, on mesurera leurs caractéristiques courant-tension à l’obscurité, sous éclairement, et leur rendement quantique.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4




The aim of this course is to allow the students to have hands on experience in the fabrication and characterization of solar cells in a research environment. The courses will take place in the laboratory of physics of interfaces and thin films. Various aspects of solar energy will be covered:

i) the synthesis of silicon thin films by plasma enhanced chemical vapour deposition and the production of solar cells based on these layers,

ii) the synthesis and characterisation of solar cells based on organic semiconductors,

iii) the detailed characterization of various materials by complementary techniques (ellipsometry, Raman, AFM…) in order to qualify various aspects of materials for solar cells,

iv) the full characterization of solar cells (single junction PIN based on a-Si:H and µc-Si:H, amorphous/c-Si heterojunctions , tandem solar cells, CIS, GaAs…). In particular dark and light J-V characteristics and spectral response will be used to understand the physics behind these various devices.

 

This course is taught in English.

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L’objectif de cet Enseignement d’Approfondissement (EA) est de permettre aux élèves d’aborder de façon concrète le monde de l’énergie solaire photovoltaïque par des activités proches de la recherche. L’enseignement se déroulera au Laboratoire de Physique des Interfaces et de Couches Minces où on étudiera plusieurs aspects de l’énergie solaire :

i) la synthèse de couches minces de silicium amorphe et microcristallin par plasma froid et la réalisation de cellules solaires à base de ces matériaux,

ii) la réalisation et caractérisation de cellules solaires à base de matériaux organiques,

iii) la caractérisation de matériaux semi-conducteurs par diverses techniques complémentaires : ellipsométrie, spectroscopie Raman, AFM,… permettant leur qualification du point de vue des applications solaires,

iv) la caractérisation complète de cellules solaires : cellules PIN à base de silicium amorphe et microcristallin, cellules à hétérojonction amorphe/cristallin, cellules tandem et cellules à haut rendement à base de GaAs. En particulier, on mesurera leurs caractéristiques courant-tension à l’obscurité, sous éclairement, et leur rendement quantique.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4

PHY473N - Modal de Physique - Image et Vision (2018-2019)

Ce thème recouvre une grande variété de sujets sur le traitement numérique des images et des vidéos : amélioration d'image, compression, segmentation en contours, perception du mouvement, perception du 3D (stéréovision), reconnaissance de formes, etc. Ces sujets seront traités avec un objectif appliqué en insistant sur l'origine des images employées (type de capteur, conditions d'acquisition, nature des contrastes, étalonnage du capteur, etc.). Pour certains sujets, on pourra effectuer directement l'acquisition sur PC à l'aide d'une webcam couleur. Les méthodes étudiées s'appuieront sur la littérature récente de la vision par ordinateur et donneront lieu au développement d'algorithmes avec un souci d'efficacité (motivé dans certains cas par une contrainte de temps réel).


PHY473O - Modal d'Electronique - Son & Parole (2018-2019)

Le travail expérimental commencera par une étude commune des aspects suivants : effet de l'échantillonnage, bruit de quantification, redondance et effet des perturbations, code correcteur d'erreurs, sur-échantillonnage, décimation et compression. Un travail de réalisation personnelle sera ensuite effectué. Soit avec une approche temps réel avec un système à base de microprocesseur ou de microcontrôleur, sur des sujets tels que les méthodes de compression (norme MPEG2 audio : « mp3 ») et synthèses de phonèmes par filtrage LPC (GSM). Soit une approche plus algorithmique sur des problèmes tels que la reconnaissance de la parole, le débruitage d’enregistrements anciens, etc.


PHY473P - Modal d'Electronique - Robot mobile autonome (2018-2019)

Dans cette thématique, on propose aux élèves de découvrir l’internet des objets et/ou de construire un robot mobile autonome. A travers la découverte du fonctionnement des cartes Arduino et/ou  Raspberry Pi les projets choisis par les élèves pourront être orientés plus vers les « IOT » ou vers la conception d’un robot mobile autonome capable de se déplacer par lui-même dans une pièce en tenant compte de son environnement à partir d'éléments mis à disposition. Pour réaliser leur objectif les élèves obtiendront un système muni de capteurs variés (Infrarouge, Ultra-sons, Magnétiques, Optiques, Caméra) et devront étudier suivant les cas la perception de l'environnement, les systèmes d'exploitations embarqués afin d'élaborer une stratégie de commande, le système de motorisation (robot). Que vous soyez un novice ou déjà un utilisateur averti de ce type d’objet, ce MODAL basé sur un tutoriel vous permettra de développer un objet connecté complet et/ou un robot mobile autonome ! 

Les années précédentes, les projets ont permis de suivre un circuit, explorer un labyrinthe, poursuivre une cible mobile, etc. Il est tout à fait envisageable d'avoir un système capable de suivre une personne, obéir à une commande vocale ou transporter des éléments.


PHY473R - Modal d'Electronique - Circuits logiques programmables (FPGA) (2018-2019)

Le thème intitulé Circuits logiques programmables (FPGA) se propose de concevoir des circuits logiques complexes mettant en œuvre plusieurs milliers, voire centaines de milliers de transistors, en conservant des temps de développement raisonnables.  A travers une chaîne complète de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de circuits pré-diffusés programmables FPGA (Field Programmable Gate Array), les élèves réalisent et testent une application en vraie grandeur liée au traitement du signal : analyseur de spectre, égaliseur audio, jeu vidéo, etc.


PHY203 - Advanced Lab I (2018-2019)

In Advanced Lab I, students have the opportunity to apply the physics knowledge they acquired in PHY201 and PHY202. PHY203 consists of 7 distinct lab sessions of 4 hours each. It provides an in-depth study of a wide range of physical phenomena such as electronics (passive and active electronics, Fourier synthesis, Arduino micro-controller), wave-optics (diffraction, interference and polarization of light), nuclear physics (Rutherford scattering experiment) and the mechanics of solid bodies. Upon course completion, students will have acquired advanced experimental skills allowing them to set up, carry out and analyze critically experiments in physics and mechanics.

MEC576 - Design des technologies innovantes (2018-2019)

L'objectif de ce cours est de donner aux étudiants l'occasion de conjuguer leur savoir faire scientifique et technique avec un processus créatif, afin de résoudre des problèmes d'ingénierie par le design innovant. Le but global est de se familiariser avec certains des enjeux techniques majeurs de notre société moderne et d'explorer des approches originales pour les résoudre à travers l'innovation technologique

Après avoir suivi ce cours, les élèves auront les outils conceptuels pour identifier des enjeux sociaux et les formuler en termes de challenges technologiques. Ils pourront aussi identifier des solutions innovantes à ces challenges et pourront évaluer leur valeur. L'approche développée ici est une approche d'ingénierie; elle est ainsi complémentaire aux cours scientifiques car elle offre un champ d'application de ces cours pour arriver à un objet technologique concret. Ce cadre pourrait servir à tout élève ingénieur et particulièrement ceux qui cherchent à avoir un impact sur leur environnement à travers l'innovation et les technologies de pointe, l'entreprenariat, la recherche, ou la résolution créative de problèmes.

Le module combinera des cours magistraux, des discussions en équipe, et des projets.

Les cours fourniront des exemples, des méthodes et des procédures qui sont utiles pour les challenges de l'innovation ou du design. Ils serviront aussi pour donner des bases techniques sur des sujets connexes, qui aideront à la mise en œuvre du projet final. Nous aborderons notamment des sujets tels :
• le brainstorming,
• des challenges techniques de la société d'aujourd'hui,
• l'open innovation, l'organisation de l'innovation distribuée,
• certains exemples canoniques d'innovations de rupture (le transistor, le laser, le moteur diesel, le séquençage ADN, etc.),
• des bases sur la propriété intellectuelle,
• des plateformes ouvertes électroniques et mécaniques.

Les discussions en équipe seront l'occasion pour les élèves d'explorer leurs intuitions créatives, en devant résoudre des cas d'école :
• le problème des 5€,
• des sessions de brainstorming sur des problèmes bien définis.

Le projet en équipe consistera de résoudre un challenge autant technique que conceptuel : "dé-constuire" un objet technologique pour le détourner de son utilisation normale. L'objet sera introduit durant le cours et chaque équipe aura l'occasion d'en démonter un exemplaire, de détourner ses composantes et de le remonter différemment, pour enfin arriver à faire des opérations pour lesquelles l'objet n'était pas conçu. Nous choisirons un domaine d'application (e.g. la santé dans les pays pauvres, le nouveau manufacturing, etc...) et trouverons des façons d'utiliser notre objet technologique pour résoudre un problème dans le domaine choisi.

Ce projet formera le coeur du module. Il sera mené par équipes de 4-5 pour obtenir un résultat concret d'ingénierie.

Modalités d'évaluation : L'évaluation se fera sur des projets qui seront présentés en groupe.

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4

PHY207 - Advanced Lab II (2018-2019)

In Advanced Lab II, students have the opportunity to apply their physics knowledge they have acquired over the course of 7 distinct lab sessions of 4 hours each. PHY207 provides an in-depth study of a wide range of physical phenomena such as fundamental and applied optics (Fourier optics, optical fiber communication), atomic and nuclear physics (Balmer series, Nuclear magnetic resonance), thermodynamics (low temperature physics, SF6 critical point) and the mechanics of deformable bodies.

 

Upon completion of this course, students will have acquired advanced experimental skills allowing them to set up, carry out and to critically analyze experiments in physics and mechanics.

PHY513A - Projet de Conception expérimentale micro et nanoélectronique (2019-2020)

PHY513B - Projet de Conception expérimentale Microélectronique VLSI (2019-2020)

PHY564A - Open Electronics: from Arduino and Raspberry Pi to the Internet of Things (2019-2020)

Ce cours vise à former, autour de TP et d'un projet, sur les concepts de l'électronique libre, des capteurs et des objets connectés. Seront plus particulièrement abordés :

  • Le fonctionnement et l'utilisation de cartes Arduino.
  • Le fonctionnement et l'utilisation de carte Raspberry Pi.
  • La mesure, l'utilisation et l'interfaçage de capteurs.
  • La conception d'objet connectés.

Chaque thématique fera l'objet d'un micro-projets expérimental.

2 séances seront dédiée à un projet imposé portant sur conception d'une station de mesure de température alliant un capteur thermique associé à une carte Arduino et un affichage déporté supporté par une carte Raspberry Pi.

Enfin les 3 dernières séances porterons sur un projet libre .

L'Evaluation se fera via un rapport et Pitch de présentation du projet libre


Langue du cours : Français & Anglais

Credits ECTS : 4

PHY573A - Conception expérimentale micro et nanoélectronique (2019-2020)

Cet enseignement de projets expérimentaux se propose d’aborder, avec une approche proche du métier d’ingénieur en projet de R&D, les technologies actuelles et futures mise en œuvre en micro et nanoélectronique. Les projets seront réalisés en binôme et offrent une grande liberté dans les problématiques abordées. 4 thématiques seront potentiellement proposées au choix des élèves :

Circuits logiques programmables FPGA
Ce cours est consacré à la conception et à la mise en œuvre effective d'un circuit logique synchrone, sous la forme d'un projet de programmation mené en binôme, utilisant une plateforme à base de circuits reconfigurables (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays).
Exemples de projets déjà réalisés : montre numérique, microprocesseur, oscilloscope numérique, synthétiseur audio, coprocesseur MD5, contrôleur vidéo.

Conception de circuits microélectroniques VLSI
L'objectif de ce module à caractère expérimental est de vous familiariser avec les techniques de conception de circuits intégrés VLSI CMOS, en menant à bien la conception et la réalisation d'un petit circuit électronique (environs 10 000 transistors), de la spécification au silicium. Les outils utilisés durant ce module sont issus de la chaîne de CAO Alliance, développés au Laboratoire d'Informatique de Paris 6. Ce ne sont pas des outils industriels, mais ce sont des outils nés de la recherche et bien adaptés à une démarche de conception.
Les années précédentes, un circuit accordeur de piano a été réalisé. Toutes les idées sont les bienvenues, et seront étudiées pour voir s'il est possible de les réaliser au moins partiellement.

Nano-composants à base de nanotubes de carbone
L'objectif de ce module à caractère expérimental est de mettre en œuvre la conception de transistor à base de nanotubes de carbone. De manière plus détaillée, seront abordées ici la synthèse des nanotubes de carbones par approche CVD, la caractérisation de ces derniers (microscopie SEM et TEM) et enfin la conception et la caractérisation des transistors à base de ces nanotubes. Une partie de ce projet expérimental sera réalisée dans la salle blanche de THALES.

Electronique d’instrumentation : conception d’un spectromètre RMN

L’objectif de cet enseignement expérimental est de concevoir, par approche schéma blocs, un petit spectromètre RMN élémentaire mais fonctionnel à partir du principe physique de la Résonance Magnétique Nucléaire. Les élèves aborderont ainsi les multiples concepts de l'électronique d'instrumentation (adaptions d’impédance, réflexion, mesures à très faible bruit, électronique Radio Fréquence, modulation, ...) autour d'un banc de spectrométrie par Résonance Magnétique Nucléaire. L’étudiant(e) personnalise son projet en développant un des nombreux thèmes autour de l’instrumentation RMN : la conception de circuits numériques à base de microcontrôleurs ARMN et/ou de FPGA (cartes de développements Mbed, Arduino, Redpitaya, Altera De*), la conception d’électronique analogique Radio Fréquence ou Basses Fréquences , Les mesures physiques (déplacement chimique, temps de relaxation, diffusion…), la simulation numérique, le traitement du signal, la mesure de bruit (facteur de bruit), l’évolution vers l’imagerie IRM (1D).


numerus clausus: 20

Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis

Credits ECTS : 4

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Instrumentation electronics: design of an NMR spectrometer

The objective of this experimental teaching is to design, by a block diagram approach, a small but functional NMR spectrometer based on the physical principle of Nuclear Magnetic Resonance. Students will thus approach the multiple concepts of electronics (micro-processing, impedance matching, reflection, very low noise measurements, Radio Frequency electronics, modulation, ...) around a Nuclear Magnetic Resonance spectrometry bench. The student personalizes his project by developing one of the many themes around this NMR instrumentation: the design/or use of digital circuits based on ARM microcontrollers and/or FPGA devices (works are done on Mbed, Arduino, Redpitaya,  Altera…  development boards), the design of analog electronics Radio Frequency or Low Frequencies boards, physical measurements (chemical shift, relaxation time, diffusion ...), numerical simulation, signal processing, noise measurement (noise factor), evolution towards MRI (1D) imaging.


numerus clausus: 20

Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
no prerequisites

Credits ECTS : 4



PHY581C - Conception expérimentale Microélectronique VLSI (2019-2020)

    • Cet enseignement de projets expérimentaux se propose d’aborder, avec une approche proche du métier d’ingénieur en projet de R&D, les technologies actuelles et futures mise en œuvre en micro et nanoélectronique. Les projets seront réalisés en binôme et offre une grande liberté dans les problématiques abordées. 4 thématiques seront potentiellement proposées au choix des élèves :



Circuits logiques programmables FPGA

    • Ce cours est consacré à la conception et à la mise en œuvre effective d'un circuit logique synchrone, sous la forme d'un projet de programmation mené en binôme, utilisant une plateforme à base de circuits reconfigurables (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays).

    • Exemples de projets déjà réalisés : montre numérique, microprocesseur, oscilloscope numérique, synthétiseur audio, coprocesseur MD5, contrôleur vidéo.



Conception de circuits microélectroniques VLSI

    • L'objectif de ce module à caractère expérimental est de vous familiariser avec les techniques de conception de circuits intégrés VLSI CMOS, en menant à bien la conception et la réalisation d'un petit circuit électronique (environs 10 000 transistors), de la spécification au silicium. Les outils utilisés durant ce module sont issus de la chaîne de CAO Alliance, développés au Laboratoire d'Informatique de Paris 6. Ce ne sont pas des outils industriels, mais ce sont des outils nés de la recherche et bien adaptés à une démarche de conception.

    • Les années précédentes, un circuit accordeur de piano a été réalisé. Toutes les idées sont les bienvenues, et seront étudiées pour voir s'il est possible de les réaliser au moins partiellement.



Conception virtuelle hard/soft de système sur puce

    • La diminution continuelle de la taille des transistors (42nm) a permis une croissance exponentielle du nombre de ces composants intégrés sur une puce (plus de 1 milliard). Ainsi les circuits VLSI actuels ne comportent plus un seul processeur. On parle de System on Chips (système sur puce), multiprocesseur en clusters parallèles, multi-niveaux de caches mémoires, réseaux d’interconnexion, Codec d’entrée sortie,…. Le but de ce projet expérimental sera, grâce à l’approche de prototypage virtuel avec SoCLib (structure logiciel développée par le LIP6), de concevoir et de valider en simulation la conception d’un processeur massivement parallèle.



Conception instrumentale : développements RMN et Imagerie 1D,  2D et 3D

Au cours de cet enseignement expérimental, les  étudiants vont partir du principe physique de la Résonance Magnétique Nucléaire pour construire, par approche schéma blocs, un petit spectromètre RMN élémentaire mais fonctionnel. Les élèves aborderont ainsi les multiples concepts de l'électronique d'instrumentation (adaptions, réflexions, préampli faible bruit, électronique Radio Fréquence, démodulation ...) mais aussi de la mesure physique autour de ce spectromètres de caractérisation de molécules des plus simple (l’eau) par Résonance Magnétique Nucléaire. L’étudiant peut personnaliser son projet en développant un des nombreux thèmes autour de l’instrumentation RMN : réalisation de cartes électroniques analogiques ou numériques ; développements  à base de microprocesseurs ARM et/ou de FPGA (les travaux sont réalisés sur des cartes de développements Mbed, Arduino, Redpitaya, Altera) ;  effectuer des mesures physiques (déplacement chimique, temps de relaxation, diffusion…) ; réaliser des simulations numériques ou du traitement du signal. Les étudiant(e)s démarrent  les travaux avec des réalisations/expériences simples et pédagogiques leurs permettant de découvrir les principes de bases de la physique RMN et tous les aspects nécessaires propre à la RMN. Une approche de l’imagerie 1D, 2D, 3D est aussi proposée.


Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4

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Instrumental Design: NMR Developments and 1D, 2D and 3D Imaging

During this experimental teaching, the students will start from the physical principle of Nuclear Magnetic Resonance and build, by a block diagrams approach, a small but functional NMR spectrometer. Students will thus approach the multiple concepts of electronics (matching, reflections, low noise preamplifier, Radio Frequency, demodulation ...). They(she) will  also see the physical measurements around this spectrometers for characterization of molecules  (water) by Nuclear Magnetic Resonance. The student can customize his(her) project by developing one of the many themes around NMR instrumentation : production of analog or digital electronic boards; developments based on microprocessor ARM and/or FPGA devices (works are done on Mbed, Arduino, Redpitaya,  Altera…  development boards); perform physical measurements (chemical shift, relaxation time, diffusion ...); compute numerical simulations or signal processing. The students start the work with simple and pedagogical achievements/experiments allowing them to discover the basic principles of NMR physics and all the necessary aspects specific to NMR.  An approach of 1D, 2D, 3D imaging is also proposed.

Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4



PHY589 - Laboratory Course in Photovoltaics (2019-2020)

The aim of this course is to allow the students to have hands on experience in the fabrication and characterization of solar cells in a research environment. The courses will take place in the laboratory of physics of interfaces and thin films. Various aspects of solar energy will be covered:

i) the synthesis of silicon thin films by plasma enhanced chemical vapour deposition and the production of solar cells based on these layers,

ii) the synthesis and characterisation of solar cells based on organic semiconductors,

iii) the detailed characterization of various materials by complementary techniques (ellipsometry, Raman, AFM…) in order to qualify various aspects of materials for solar cells,

iv) the full characterization of solar cells (single junction PIN based on a-Si:H and µc-Si:H, amorphous/c-Si heterojunctions , tandem solar cells, CIS, GaAs…). In particular dark and light J-V characteristics and spectral response will be used to understand the physics behind these various devices.

 

This course is taught in English.

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L’objectif de cet Enseignement d’Approfondissement (EA) est de permettre aux élèves d’aborder de façon concrète le monde de l’énergie solaire photovoltaïque par des activités proches de la recherche. L’enseignement se déroulera au Laboratoire de Physique des Interfaces et de Couches Minces où on étudiera plusieurs aspects de l’énergie solaire :

i) la synthèse de couches minces de silicium amorphe et microcristallin par plasma froid et la réalisation de cellules solaires à base de ces matériaux,

ii) la réalisation et caractérisation de cellules solaires à base de matériaux organiques,

iii) la caractérisation de matériaux semi-conducteurs par diverses techniques complémentaires : ellipsométrie, spectroscopie Raman, AFM,… permettant leur qualification du point de vue des applications solaires,

iv) la caractérisation complète de cellules solaires : cellules PIN à base de silicium amorphe et microcristallin, cellules à hétérojonction amorphe/cristallin, cellules tandem et cellules à haut rendement à base de GaAs. En particulier, on mesurera leurs caractéristiques courant-tension à l’obscurité, sous éclairement, et leur rendement quantique.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4




The aim of this course is to allow the students to have hands on experience in the fabrication and characterization of solar cells in a research environment. The courses will take place in the laboratory of physics of interfaces and thin films. Various aspects of solar energy will be covered:

i) the synthesis of silicon thin films by plasma enhanced chemical vapour deposition and the production of solar cells based on these layers,

ii) the synthesis and characterisation of solar cells based on organic semiconductors,

iii) the detailed characterization of various materials by complementary techniques (ellipsometry, Raman, AFM…) in order to qualify various aspects of materials for solar cells,

iv) the full characterization of solar cells (single junction PIN based on a-Si:H and µc-Si:H, amorphous/c-Si heterojunctions , tandem solar cells, CIS, GaAs…). In particular dark and light J-V characteristics and spectral response will be used to understand the physics behind these various devices.

 

This course is taught in English.

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L’objectif de cet Enseignement d’Approfondissement (EA) est de permettre aux élèves d’aborder de façon concrète le monde de l’énergie solaire photovoltaïque par des activités proches de la recherche. L’enseignement se déroulera au Laboratoire de Physique des Interfaces et de Couches Minces où on étudiera plusieurs aspects de l’énergie solaire :

i) la synthèse de couches minces de silicium amorphe et microcristallin par plasma froid et la réalisation de cellules solaires à base de ces matériaux,

ii) la réalisation et caractérisation de cellules solaires à base de matériaux organiques,

iii) la caractérisation de matériaux semi-conducteurs par diverses techniques complémentaires : ellipsométrie, spectroscopie Raman, AFM,… permettant leur qualification du point de vue des applications solaires,

iv) la caractérisation complète de cellules solaires : cellules PIN à base de silicium amorphe et microcristallin, cellules à hétérojonction amorphe/cristallin, cellules tandem et cellules à haut rendement à base de GaAs. En particulier, on mesurera leurs caractéristiques courant-tension à l’obscurité, sous éclairement, et leur rendement quantique.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4

PHY511D - EA PHY573A comme projet 3A - P1 (2019-2020)

PHY512D - EA PHY581C comme projet 3A (2019-2020)

PHY473N - Modal de Physique - Image et Vision (2019-2020)

Ce thème recouvre une grande variété de sujets sur le traitement numérique des images et des vidéos : amélioration d'image, compression, segmentation en contours, perception du mouvement, perception du 3D (stéréovision), reconnaissance de formes, etc. Ces sujets seront traités avec un objectif appliqué en insistant sur l'origine des images employées (type de capteur, conditions d'acquisition, nature des contrastes, étalonnage du capteur, etc.). Pour certains sujets, on pourra effectuer directement l'acquisition sur PC à l'aide d'une webcam couleur. Les méthodes étudiées s'appuieront sur la littérature récente de la vision par ordinateur et donneront lieu au développement d'algorithmes avec un souci d'efficacité (motivé dans certains cas par une contrainte de temps réel).


PHY473O - Modal d'Electronique - Son & Parole (2019-2020)

Le travail expérimental commencera par une étude commune des aspects suivants : effet de l'échantillonnage, bruit de quantification, redondance et effet des perturbations, code correcteur d'erreurs, sur-échantillonnage, décimation et compression. Un travail de réalisation personnelle sera ensuite effectué. Soit avec une approche temps réel avec un système à base de microprocesseur ou de microcontrôleur, sur des sujets tels que les méthodes de compression (norme MPEG2 audio : « mp3 ») et synthèses de phonèmes par filtrage LPC (GSM). Soit une approche plus algorithmique sur des problèmes tels que la reconnaissance de la parole, le débruitage d’enregistrements anciens, etc.


PHY473P - Modal d'Electronique - Robot mobile autonome (2019-2020)

Dans cette thématique, on propose aux élèves de découvrir l’internet des objets et/ou de construire un robot mobile autonome. A travers la découverte du fonctionnement des cartes Arduino et/ou  Raspberry Pi les projets choisis par les élèves pourront être orientés plus vers les « IOT » ou vers la conception d’un robot mobile autonome capable de se déplacer par lui-même dans une pièce en tenant compte de son environnement à partir d'éléments mis à disposition. Pour réaliser leur objectif les élèves obtiendront un système muni de capteurs variés (Infrarouge, Ultra-sons, Magnétiques, Optiques, Caméra) et devront étudier suivant les cas la perception de l'environnement, les systèmes d'exploitations embarqués afin d'élaborer une stratégie de commande, le système de motorisation (robot). Que vous soyez un novice ou déjà un utilisateur averti de ce type d’objet, ce MODAL basé sur un tutoriel vous permettra de développer un objet connecté complet et/ou un robot mobile autonome ! 

Les années précédentes, les projets ont permis de suivre un circuit, explorer un labyrinthe, poursuivre une cible mobile, etc. Il est tout à fait envisageable d'avoir un système capable de suivre une personne, obéir à une commande vocale ou transporter des éléments.


PHY473R - Modal d'Electronique - Circuits logiques programmables (FPGA) (2019-2020)

Le thème intitulé Circuits logiques programmables (FPGA) se propose de concevoir des circuits logiques complexes mettant en œuvre plusieurs milliers, voire centaines de milliers de transistors, en conservant des temps de développement raisonnables.  A travers une chaîne complète de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de circuits pré-diffusés programmables FPGA (Field Programmable Gate Array), les élèves réalisent et testent une application en vraie grandeur liée au traitement du signal : analyseur de spectre, égaliseur audio, jeu vidéo, etc.


MEC576 - Design des technologies innovantes (2019-2020)

Ce cours part de l'idée qu'un ingénieur doit pouvoir inventer et développer des machines, en plus de sa capacité à calculer et réfléchir scientifiquement. Ainsi l'objectif ici est de donner aux étudiants l'occasion de conjuguer leurs connaissances scientifiques avec un processus créatif, afin de résoudre des problèmes d'ingénierie par le conception innovants. A chaque étape de cet enseignement, le but sera d'arriver à un produit qui marche réellement, de le fabriquer et d'optimiser son efficacité.

Après avoir suivi ce cours, les élèves auront acquis les outils conceptuels pour formuler des enjeux sociétaux en termes de challenges technologiques. Ils pourront aussi imaginer des solutions innovantes à ces problématiques et les mettre en oeuvre, à travers l'utilisation d'outils modernes de fabrication mécanique et électronique libre.

L'approche développée ici est une approche d'ingénierie; elle est ainsi complémentaire aux cours scientifiques car elle offre un champ d'application des sciences pour créer un objet technologique concret. Ce cadre pourrait servir à tout élève ingénieur et particulièrement ceux qui cherchent à avoir un impact sur leur environnement à travers l'innovation et les technologies de pointe, l'entreprenariat, la recherche, ou la résolution créative de problèmes.

Format: Le module combinera des cours magistraux, d'abord sur les aspects conceptuels de l'innovation, ensuite sur des aspects pratiques comme la propriété intellectuelle, les méthodes de fabrication mécanique, ou l'électronique libre.

Par ailleurs, chaque séance comprendra aussi un projet en équipe dans lequelle il s'agira de résoudre des problèmes de complexité croissante. Le projet final se déroulera sur plusieurs semaines et nécessitera la mise en place de tous les concepts appris, y compris un travail créatif d'invention avec une mise en oeuvre mécanique et électronique, afin de produire une machine qui réussit une fonction précise.

Des exemples de projets des années précédentes comprennent la fabrication d'un chronomètre, d'une balance, ou d'un instrument de musique, tout sur la base du contenu d'une imprimante à jet d'encre.


Modalités d'évaluation : L'évaluation se fera sur des projets qui seront présentés en groupe.

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4

PHY303 - Advanced Lab III (2019-2020)

In Advanced Lab III, students have the opportunity to apply the physics knowledge they have acquired over the course of 6 lab sessions of 4 hours each. In PHY 303, the students will discover a more autonomous style of experimentation.  The lab sessions will be centered on modern physics and are expected to address several among the following subjects: quantum physics (e.g. Nuclear magnetic resonance), subatomic physics (e.g. Compton scattering, half-life of the muon), condensed matter physics (e.g. cristallography), modern optics (e.g. lasers) as well as solid mechanics (e.g. mechanics of deformable bodies). It is envisaged to encourage project work, and to provide the possibility to extend more elaborate experiments over two sessions.

Upon completion of this course, students will have acquired advanced experimental skills allowing them to set up, carry out and to critically analyze experiments in physics.




In Advanced Lab III, students have the opportunity to apply the physics knowledge they have acquired over the course of 6 lab sessions of 4 hours each. In PHY303, the students will discover a more autonomous style of experimentation.  The lab sessions will be centered on modern physics and are expected to address several among the following subjects: quantum physics (e.g. Nuclear magnetic resonance), subatomic physics (e.g. Compton scattering, half-life of the muon), condensed matter physics (e.g. cristallography), modern optics (e.g. lasers) as well as solid mechanics (e.g. mechanics of deformable bodies). It is envisaged to encourage project work, and to provide the possibility to extend more elaborate experiments over two sessions.

Upon completion of this course, students will have acquired advanced experimental skills allowing them to set up, carry out and to critically analyze experiments in physics.

PHY589 - Laboratory Course in Photovoltaics (2020-2021)

The aim of this course is to allow the students to have hands on experience in the fabrication and characterization of solar cells in a research environment. The courses will take place in the laboratory of physics of interfaces and thin films. Various aspects of solar energy will be covered:

i) the synthesis of silicon thin films by plasma enhanced chemical vapour deposition and the production of solar cells based on these layers,

ii) the synthesis and characterisation of solar cells based on organic semiconductors,

iii) the detailed characterization of various materials by complementary techniques (ellipsometry, Raman, AFM…) in order to qualify various aspects of materials for solar cells,

iv) the full characterization of solar cells (single junction PIN based on a-Si:H and µc-Si:H, amorphous/c-Si heterojunctions , tandem solar cells, CIS, GaAs…). In particular dark and light J-V characteristics and spectral response will be used to understand the physics behind these various devices.

 

This course is taught in English.

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L’objectif de cet Enseignement d’Approfondissement (EA) est de permettre aux élèves d’aborder de façon concrète le monde de l’énergie solaire photovoltaïque par des activités proches de la recherche. L’enseignement se déroulera au Laboratoire de Physique des Interfaces et de Couches Minces où on étudiera plusieurs aspects de l’énergie solaire :

i) la synthèse de couches minces de silicium amorphe et microcristallin par plasma froid et la réalisation de cellules solaires à base de ces matériaux,

ii) la réalisation et caractérisation de cellules solaires à base de matériaux organiques,

iii) la caractérisation de matériaux semi-conducteurs par diverses techniques complémentaires : ellipsométrie, spectroscopie Raman, AFM,… permettant leur qualification du point de vue des applications solaires,

iv) la caractérisation complète de cellules solaires : cellules PIN à base de silicium amorphe et microcristallin, cellules à hétérojonction amorphe/cristallin, cellules tandem et cellules à haut rendement à base de GaAs. En particulier, on mesurera leurs caractéristiques courant-tension à l’obscurité, sous éclairement, et leur rendement quantique.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4




The aim of this course is to allow the students to have hands on experience in the fabrication and characterization of solar cells in a research environment. The courses will take place in the laboratory of physics of interfaces and thin films. Various aspects of solar energy will be covered:

i) the synthesis of silicon thin films by plasma enhanced chemical vapour deposition and the production of solar cells based on these layers,

ii) the synthesis and characterisation of solar cells based on organic semiconductors,

iii) the detailed characterization of various materials by complementary techniques (ellipsometry, Raman, AFM…) in order to qualify various aspects of materials for solar cells,

iv) the full characterization of solar cells (single junction PIN based on a-Si:H and µc-Si:H, amorphous/c-Si heterojunctions , tandem solar cells, CIS, GaAs…). In particular dark and light J-V characteristics and spectral response will be used to understand the physics behind these various devices.

 

This course is taught in English.

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L’objectif de cet Enseignement d’Approfondissement (EA) est de permettre aux élèves d’aborder de façon concrète le monde de l’énergie solaire photovoltaïque par des activités proches de la recherche. L’enseignement se déroulera au Laboratoire de Physique des Interfaces et de Couches Minces où on étudiera plusieurs aspects de l’énergie solaire :

i) la synthèse de couches minces de silicium amorphe et microcristallin par plasma froid et la réalisation de cellules solaires à base de ces matériaux,

ii) la réalisation et caractérisation de cellules solaires à base de matériaux organiques,

iii) la caractérisation de matériaux semi-conducteurs par diverses techniques complémentaires : ellipsométrie, spectroscopie Raman, AFM,… permettant leur qualification du point de vue des applications solaires,

iv) la caractérisation complète de cellules solaires : cellules PIN à base de silicium amorphe et microcristallin, cellules à hétérojonction amorphe/cristallin, cellules tandem et cellules à haut rendement à base de GaAs. En particulier, on mesurera leurs caractéristiques courant-tension à l’obscurité, sous éclairement, et leur rendement quantique.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique 1

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 4

PHY564A - Open Electronics: from Arduino and Raspberry Pi to the Internet of Things (2020-2021)

Ce cours vise à former, autour de TP et d'un projet, sur les concepts de l'électronique libre, des capteurs et des objets connectés. Seront plus particulièrement abordés :

  • Le fonctionnement et l'utilisation de cartes Arduino.
  • Le fonctionnement et l'utilisation de carte Raspberry Pi.
  • La mesure, l'utilisation et l'interfaçage de capteurs.
  • La conception d'objet connectés.

Chaque thématique fera l'objet d'un micro-projets expérimental.

2 séances seront dédiée à un projet imposé portant sur conception d'une station de mesure de température alliant un capteur thermique associé à une carte Arduino et un affichage déporté supporté par une carte Raspberry Pi.

Enfin les 3 dernières séances porterons sur un projet libre .

L'Evaluation se fera via un rapport et Pitch de présentation du projet libre


Langue du cours : Français & Anglais

Credits ECTS : 4

PHY573A - Conception expérimentale micro et nanoélectronique (2020-2021)

Cet enseignement de projets expérimentaux se propose d’aborder, avec une approche proche du métier d’ingénieur en projet de R&D, les technologies actuelles et futures mise en œuvre en micro et nanoélectronique. Les projets seront réalisés en binôme et offrent une grande liberté dans les problématiques abordées. 4 thématiques seront potentiellement proposées au choix des élèves :

Circuits logiques programmables FPGA
Ce cours est consacré à la conception et à la mise en œuvre effective d'un circuit logique synchrone, sous la forme d'un projet de programmation mené en binôme, utilisant une plateforme à base de circuits reconfigurables (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays).
Exemples de projets déjà réalisés : montre numérique, microprocesseur, oscilloscope numérique, synthétiseur audio, coprocesseur MD5, contrôleur vidéo.

Conception de circuits microélectroniques VLSI
L'objectif de ce module à caractère expérimental est de vous familiariser avec les techniques de conception de circuits intégrés VLSI CMOS, en menant à bien la conception et la réalisation d'un petit circuit électronique (environs 10 000 transistors), de la spécification au silicium. Les outils utilisés durant ce module sont issus de la chaîne de CAO Alliance, développés au Laboratoire d'Informatique de Paris 6. Ce ne sont pas des outils industriels, mais ce sont des outils nés de la recherche et bien adaptés à une démarche de conception.
Les années précédentes, un circuit accordeur de piano a été réalisé. Toutes les idées sont les bienvenues, et seront étudiées pour voir s'il est possible de les réaliser au moins partiellement.

Nano-composants à base de nanotubes de carbone
L'objectif de ce module à caractère expérimental est de mettre en œuvre la conception de transistor à base de nanotubes de carbone. De manière plus détaillée, seront abordées ici la synthèse des nanotubes de carbones par approche CVD, la caractérisation de ces derniers (microscopie SEM et TEM) et enfin la conception et la caractérisation des transistors à base de ces nanotubes. Une partie de ce projet expérimental sera réalisée dans la salle blanche de THALES.

Electronique d’instrumentation : conception d’un spectromètre RMN

L’objectif de cet enseignement expérimental est de concevoir, par approche schéma blocs, un petit spectromètre RMN élémentaire mais fonctionnel à partir du principe physique de la Résonance Magnétique Nucléaire. Les élèves aborderont ainsi les multiples concepts de l'électronique d'instrumentation (adaptions d’impédance, réflexion, mesures à très faible bruit, électronique Radio Fréquence, modulation, ...) autour d'un banc de spectrométrie par Résonance Magnétique Nucléaire. L’étudiant(e) personnalise son projet en développant un des nombreux thèmes autour de l’instrumentation RMN : la conception de circuits numériques à base de microcontrôleurs ARMN et/ou de FPGA (cartes de développements Mbed, Arduino, Redpitaya, Altera De*), la conception d’électronique analogique Radio Fréquence ou Basses Fréquences , Les mesures physiques (déplacement chimique, temps de relaxation, diffusion…), la simulation numérique, le traitement du signal, la mesure de bruit (facteur de bruit), l’évolution vers l’imagerie IRM (1D).


numerus clausus: 20

Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis

Credits ECTS : 4

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Instrumentation electronics: design of an NMR spectrometer

The objective of this experimental teaching is to design, by a block diagram approach, a small but functional NMR spectrometer based on the physical principle of Nuclear Magnetic Resonance. Students will thus approach the multiple concepts of electronics (micro-processing, impedance matching, reflection, very low noise measurements, Radio Frequency electronics, modulation, ...) around a Nuclear Magnetic Resonance spectrometry bench. The student personalizes his project by developing one of the many themes around this NMR instrumentation: the design/or use of digital circuits based on ARM microcontrollers and/or FPGA devices (works are done on Mbed, Arduino, Redpitaya,  Altera…  development boards), the design of analog electronics Radio Frequency or Low Frequencies boards, physical measurements (chemical shift, relaxation time, diffusion ...), numerical simulation, signal processing, noise measurement (noise factor), evolution towards MRI (1D) imaging.


numerus clausus: 20

Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
no prerequisites

Credits ECTS : 4



PHY581C - Conception expérimentale Microélectronique VLSI (2020-2021)

    • Cet enseignement de projets expérimentaux se propose d’aborder, avec une approche proche du métier d’ingénieur en projet de R&D, les technologies actuelles et futures mise en œuvre en micro et nanoélectronique. Les projets seront réalisés en binôme et offre une grande liberté dans les problématiques abordées. 4 thématiques seront potentiellement proposées au choix des élèves :



Circuits logiques programmables FPGA

    • Ce cours est consacré à la conception et à la mise en œuvre effective d'un circuit logique synchrone, sous la forme d'un projet de programmation mené en binôme, utilisant une plateforme à base de circuits reconfigurables (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays).

    • Exemples de projets déjà réalisés : montre numérique, microprocesseur, oscilloscope numérique, synthétiseur audio, coprocesseur MD5, contrôleur vidéo.



Conception de circuits microélectroniques VLSI

    • L'objectif de ce module à caractère expérimental est de vous familiariser avec les techniques de conception de circuits intégrés VLSI CMOS, en menant à bien la conception et la réalisation d'un petit circuit électronique (environs 10 000 transistors), de la spécification au silicium. Les outils utilisés durant ce module sont issus de la chaîne de CAO Alliance, développés au Laboratoire d'Informatique de Paris 6. Ce ne sont pas des outils industriels, mais ce sont des outils nés de la recherche et bien adaptés à une démarche de conception.

    • Les années précédentes, un circuit accordeur de piano a été réalisé. Toutes les idées sont les bienvenues, et seront étudiées pour voir s'il est possible de les réaliser au moins partiellement.



Conception virtuelle hard/soft de système sur puce

    • La diminution continuelle de la taille des transistors (42nm) a permis une croissance exponentielle du nombre de ces composants intégrés sur une puce (plus de 1 milliard). Ainsi les circuits VLSI actuels ne comportent plus un seul processeur. On parle de System on Chips (système sur puce), multiprocesseur en clusters parallèles, multi-niveaux de caches mémoires, réseaux d’interconnexion, Codec d’entrée sortie,…. Le but de ce projet expérimental sera, grâce à l’approche de prototypage virtuel avec SoCLib (structure logiciel développée par le LIP6), de concevoir et de valider en simulation la conception d’un processeur massivement parallèle.



Conception instrumentale : développements RMN et Imagerie 1D,  2D et 3D

Au cours de cet enseignement expérimental, les  étudiants vont partir du principe physique de la Résonance Magnétique Nucléaire pour construire, par approche schéma blocs, un petit spectromètre RMN élémentaire mais fonctionnel. Les élèves aborderont ainsi les multiples concepts de l'électronique d'instrumentation (adaptions, réflexions, préampli faible bruit, électronique Radio Fréquence, démodulation ...) mais aussi de la mesure physique autour de ce spectromètres de caractérisation de molécules des plus simple (l’eau) par Résonance Magnétique Nucléaire. L’étudiant peut personnaliser son projet en développant un des nombreux thèmes autour de l’instrumentation RMN : réalisation de cartes électroniques analogiques ou numériques ; développements  à base de microprocesseurs ARM et/ou de FPGA (les travaux sont réalisés sur des cartes de développements Mbed, Arduino, Redpitaya, Altera) ;  effectuer des mesures physiques (déplacement chimique, temps de relaxation, diffusion…) ; réaliser des simulations numériques ou du traitement du signal. Les étudiant(e)s démarrent  les travaux avec des réalisations/expériences simples et pédagogiques leurs permettant de découvrir les principes de bases de la physique RMN et tous les aspects nécessaires propre à la RMN. Une approche de l’imagerie 1D, 2D, 3D est aussi proposée.


Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4

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Instrumental Design: NMR Developments and 1D, 2D and 3D Imaging

During this experimental teaching, the students will start from the physical principle of Nuclear Magnetic Resonance and build, by a block diagrams approach, a small but functional NMR spectrometer. Students will thus approach the multiple concepts of electronics (matching, reflections, low noise preamplifier, Radio Frequency, demodulation ...). They(she) will  also see the physical measurements around this spectrometers for characterization of molecules  (water) by Nuclear Magnetic Resonance. The student can customize his(her) project by developing one of the many themes around NMR instrumentation : production of analog or digital electronic boards; developments based on microprocessor ARM and/or FPGA devices (works are done on Mbed, Arduino, Redpitaya,  Altera…  development boards); perform physical measurements (chemical shift, relaxation time, diffusion ...); compute numerical simulations or signal processing. The students start the work with simple and pedagogical achievements/experiments allowing them to discover the basic principles of NMR physics and all the necessary aspects specific to NMR.  An approach of 1D, 2D, 3D imaging is also proposed.

Numérus Clausus : 20


Modalités d'évaluation : Présentation orale et rapport écrit

Langue du cours : Français ou Anglais
Pas de prérequis : no prerequisites

Credits ECTS : 4



GEN361 - Espace départements (2019-2020)

PHY207 - Advanced Lab II (2019-2020)

In Advanced Lab II, students have the opportunity to apply their physics knowledge they have acquired over the course of 7 distinct lab sessions of 4 hours each. PHY207 provides an in-depth study of a wide range of physical phenomena such as fundamental and applied optics (Fourier optics, optical fiber communication), atomic and nuclear physics (Balmer series, Nuclear magnetic resonance), thermodynamics (low temperature physics, SF6 critical point) and the mechanics of deformable bodies.

 

Upon completion of this course, students will have acquired advanced experimental skills allowing them to set up, carry out and to critically analyze experiments in physics and mechanics.

PHY473O - Modal d'Electronique - Son & Parole (2020-2021)

Le travail expérimental commencera par une étude commune des aspects suivants : effet de l'échantillonnage, bruit de quantification, redondance et effet des perturbations, code correcteur d'erreurs, sur-échantillonnage, décimation et compression. Un travail de réalisation personnelle sera ensuite effectué. Soit avec une approche temps réel avec un système à base de microprocesseur ou de microcontrôleur, sur des sujets tels que les méthodes de compression (norme MPEG2 audio : « mp3 ») et synthèses de phonèmes par filtrage LPC (GSM). Soit une approche plus algorithmique sur des problèmes tels que la reconnaissance de la parole, le débruitage d’enregistrements anciens, etc.


PHY473P - Modal d'Electronique - Robot mobile autonome (2020-2021)

Dans cette thématique, on propose aux élèves de découvrir l’internet des objets et/ou de construire un robot mobile autonome. A travers la découverte du fonctionnement des cartes Arduino et/ou  Raspberry Pi les projets choisis par les élèves pourront être orientés plus vers les « IOT » ou vers la conception d’un robot mobile autonome capable de se déplacer par lui-même dans une pièce en tenant compte de son environnement à partir d'éléments mis à disposition. Pour réaliser leur objectif les élèves obtiendront un système muni de capteurs variés (Infrarouge, Ultra-sons, Magnétiques, Optiques, Caméra) et devront étudier suivant les cas la perception de l'environnement, les systèmes d'exploitations embarqués afin d'élaborer une stratégie de commande, le système de motorisation (robot). Que vous soyez un novice ou déjà un utilisateur averti de ce type d’objet, ce MODAL basé sur un tutoriel vous permettra de développer un objet connecté complet et/ou un robot mobile autonome ! 

Les années précédentes, les projets ont permis de suivre un circuit, explorer un labyrinthe, poursuivre une cible mobile, etc. Il est tout à fait envisageable d'avoir un système capable de suivre une personne, obéir à une commande vocale ou transporter des éléments.


PHY473R - Modal d'Electronique - Circuits logiques programmables (FPGA) (2020-2021)

Le thème intitulé Circuits logiques programmables (FPGA) se propose de concevoir des circuits logiques complexes mettant en œuvre plusieurs milliers, voire centaines de milliers de transistors, en conservant des temps de développement raisonnables.  A travers une chaîne complète de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) de circuits pré-diffusés programmables FPGA (Field Programmable Gate Array), les élèves réalisent et testent une application en vraie grandeur liée au traitement du signal : analyseur de spectre, égaliseur audio, jeu vidéo, etc.