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Contribution à la définition des enjeux et verrous de la soutenabilité en électronique de puissance
No full textInternational audienceThe GT-CEPPS (Working Group on More Sustainable Electronic Power Converters) of the GDR SEEDS (Electrical Energy Systems in their Societal Dimensions) presents here the results of its work on the challenges and obstacles to sustainability in power electronics. The work focuses on two aspects of the topic: tools, methods and indicators on the one hand, and circular design on the other. The analysis is structured into four levels corresponding to degrees of difficulty, transformation and societal acceptability. At each level, the challenges and obstacles are described and then translated into avenues for research activities. The whole is contextualised and illustrated through ongoing activities at national and European level.Le GT-CEPPS (Groupe de travail -Convertisseurs Electroniques de Puissance Plus Soutenables) du GDR SEEDS (Systèmes d'Energie Electrique dans leur Dimensions Sociétales) présente ici le fruit de son travail de réflexion autour des enjeux et verrous de la soutenabilité en électronique de puissance. Le travail porte sur deux facettes de la thématique, les outils, méthodes, indicateurs d'une part, et la conception en vue de la circularité d'autre part. L'analyse est structurée en quatre niveaux qui correspondent à des échelons de difficulté, de transformation et d'acceptabilité sociétale. Dans chaque niveau, des enjeux et des verrous sont décrits et ensuite traduits en pistes d'activités de recherche. L'ensemble est contextualisé et illustré via les activités en cours aux échelles nationale et européenne
Protéger les écoles des prochaines canicules : des solutions « low-tech » à expérimenter dès maintenant
No full textNational audienceNous sommes en train de vivre les étés les plus frais de ce siècle. L’intensification des vagues de chaleur entraînera des impacts de plus en plus importants sur nos sociétés. La fermeture de nombreuses écoles primaires lors de la canicule du mois de juin 2025 n’en est qu’un des premiers exemples. Et c’est dès à présent qu’il faut se préparer à protéger les établissements des prochaines canicules
Monitoring the hydrologic performance of four experimental green roofs : preliminary analysis of 28 months of data
No full textInternational audienceMonitoring the hydrological performance of green roofs (i.e. the amount of rainfall received, evapotranspirated, and released as controlled outflow or overflow) is required to improve their design, to develop and refine modelling tools and to anticipate climate change. However, collecting high resolution (1 min) data remains challenging. This abstract describes experimental research carried out on the GROOF platform at INSA Lyon, to compare the performances of four green roofs, and to understand the physical parameters (climate, design) that drive their performance. Over two years of 1 min data are analysed (June 2022-Sep 2024) and presented in this abstract
FORMATION OF BUBBLE CLOUDS BY MULTI-PLUNGING JETS
No full textInternational audienceThe air flux entrained by a plunging jet into a pool depends largely on liquid momentum and jet morphology. Inmany cases jets are broken to drops and columns before impact. Here, we conduct a table-top experiment usingseveral smaller jets (N), up to 61, that mimic large-scale fragmented jets. We measure bubble cloud depth (H)along with the radial profiles of air/liquid fraction and bubble size distribution at different depths (z). Bysuccessfully predicting H using measurements for the buoyancy term in the momentum budget, we illustratethat bubble clouds from multiple jets are dynamically similar to those from a single jet, if the impact momentumis properly accounted for the number of jets
Ontology-driven integration of advertised and operational capabilities in robots
No full textInternational audienceThe adaptability of robotic systems is expanding the horizons of manufacturing flexibility. However, fully leveraging the potential of these systems poses considerable challenges. A key requirement is the ability to understand and model their diverse capabilities through a standardized and semantically well-defined framework. In this paper, we introduce the Robotic Capability Ontology (RCO), developed through a systematic investigation of various types of robotic capabilities, including those related to function, quality, and process performance. We define two types of capabilities: Advertised capabilities, as specified by manufacturers, and Operational capabilities, which reflect real-world performance. The RCO framework provides an ontology-based approach to representing these capabilities in a structured and interpretable manner. Within the manufacturing context, RCO serves as a reference ontology that bridges manufacturer specifications and empirical performance data to support more accurate, explainable, and interoperable representations of robotic capabilities
Phénomènes thermiques et thermoélectriques dans le silicium dopé, le titane et leur interface métal-semiconducteur
No full textIn this PhD thesis, heat and charge transport in doped silicon and titanium, as well as at their metal-semiconductor contact are investigated. Such systems are of particular interest due to their relevance in microelectronic devices and the variety of physical phenomena they encompass. In a first step, the Boltzmann transport equation is applied to phonons and electrons, and is solved by means of the discrete-ordinate method. The preliminary results show how ballistic transport effects emerge when the system size becomes comparable and/or lower than carriers mean free path. They also illustrate the mutual thermalization of the electronic and phononic subsystems when they are brought to interact. The effect of a diffuse titanium-silicon interface on the carriers temperature drop at the materials contact is also treated. Then, using the 3ω method, the thermal conductivity of phosphorous-doped (n-type) and boron-doped (p-type) silicon as a function of temperature is determined. The results show that doping concentrations below about 10^17 cm-3 have no significant effect on thermal conductivity, while at 10^17 cm-3 and 303 K, reductions of about 17% and 25% are observed for n- and p-type Si, respectively. In collaboration with ab-initio theorists, an analysis was carried out to clarify the underlying phonon scattering mechanisms contributing to the reduction of thermal conductivity depending on temperature, doping and phonon frequency. The next step focuses on titanium-silicon structures investigated through electrical and thermal characterizations. Current-voltage and capacitance-voltage measurements provide key parameters such as Schottky barrier height, built-in potential, and depletion region width. Complementary scanning thermal microscopy (SThM) and infrared thermometry experiments consistently reveal a global heating of the sample under forward bias. Beyond the uncertainties involved in SThM measurements, the results remain qualitatively consistent and allow to determine, from the frequency domain analysis of the signals, the presence of thermoelectric effects within the studied sample. Indeed, the power associated to the Peltier effect appears to be much stronger (about one order of magnitude) than the Joule power. In addition, SThM measurements carried out on the polished cross-section (prepared by focused ion beam, FIB) of a sample again confirms a global heating and does not reveal any localized heating at the Ti-Si contact. This is consistent with the high thermal diffusivity of Si, which rapidly dissipates heat into the substrate volume. The previous results are also linked to Kelvin probe force microscopy (KPFM) measurements, in which the measured signal is strongly perturbed above a given bias voltage applied to the sample, enough to induce an important heating and electrostatic effects leading to an uncontrolled bending of the KPFM cantilever. Moreover, KPFM measurements also reveal how the depletion region width varies with the applied voltage to the sample, as observed from capacitance-voltage measurements. However, the depletion region width values measured by KPFM are much larger (> 10 µm) than those obtained from capacitance-voltage measurements (a few micrometers). Surface and FIB-polishing effects might therefore be at the origin of these discrepancies. Overall, this work sheds light on heat and charge transport in metal-semiconductor systems, highlights complex physical effects, and points to ways of guiding future studies.Dans cette thèse de doctorat, le transport de chaleur et de charge dans le silicium dopé et dans le titane, ainsi qu'au niveau de leur contact métal-semi-conducteur, est étudié. Ces systèmes présentent un intérêt particulier en raison de leur pertinence pour les dispositifs microélectroniques et de la diversité des phénomènes physiques qu'ils mettent en jeu. Dans un premier temps, l'équation de transport de Boltzmann est appliquée aux phonons et aux électrons, et résolue par la méthode des ordonnées discrètes. Les résultats préliminaires montrent l'émergence des effets de transport balistique lorsque la taille du système devient comparable ou inférieure au libre parcours moyen des porteurs. D'autre part, la thermalisation mutuelle des sous-systèmes électronique et phononique lorsqu'ils interagissent est mise en évidence. L'effet d'une interface diffuse titane-silicium sur la chute de température des porteurs au niveau du contact des matériaux est également abordé. Ensuite, via la méthode 3ω, la conductivité thermique du silicium dopé au phosphore (type n) et au bore (type p) est déterminée en fonction de la température. Les résultats montrent que les concentrations de dopage inférieures à environ 10^17 cm-3 n'ont pas d'effet significatif sur la conductivité thermique, tandis qu'à 10^17 cm-3 et à 303 K, des réductions d'environ 17 % et 25 % sont observées pour le silicium de type n et p, respectivement. En collaboration avec des théoriciens, une analyse est menée afin de clarifier les mécanismes de diffusion des phonons à l'origine de cette réduction de la conductivité thermique en fonction de la température, du dopage et de la fréquence des phonons. La suite des travaux se concentre sur la caractérisation électrique et thermique les structures titane-silicium. Les mesures courant-tension et capacité-tension fournissent des paramètres clés tels que la hauteur de la barrière de Schottky, le potentiel de contact et la largeur de la zone de déplétion. Des expériences complémentaires de microscopie thermique à sonde locale (SThM) et de thermométrie infrarouge révèlent de manière systématique un échauffement global de l'échantillon sous polarisation directe. Malgré les incertitudes liées aux mesures SThM, les résultats restent qualitativement cohérents et permettent de détecter, à partir de l'analyse fréquentielle des signaux, la présence d'effets thermoélectriques dans l'échantillon étudié. En effet, la puissance associée à l'effet Peltier apparaît beaucoup plus importante (d'environ un ordre de grandeur) que la puissance de Joule. De plus, des mesures SThM réalisées sur la tranche polie (préparée par focused ion beam, FIB) d'un échantillon confirment un échauffement global et ne révèlent pas d'échauffement localisé au contact Ti-Si. Ceci est cohérent avec la grande diffusivité thermique du silicium, qui dissipe rapidement la chaleur dans le volume du substrat. Ces résultats sont également corrélés aux mesures de microscopie à sonde de Kelvin (KPFM), dans lesquelles le signal mesuré est fortement perturbé au-delà d'une certaine tension appliquée à l'échantillon, suffisante pour induire un chauffage important et des effets électrostatiques entraînant une flexion incontrôlée du levier KPFM. Ces mesures permettent également de déterminer l'évolution de la largeur de la zone de déplétion en fonction de la tension appliquée à l'échantillon, tel que les mesures capacité-tension le font. Toutefois, les valeurs mesurées par KPFM sont beaucoup plus grandes (> 10 µm) que celles obtenues par les mesures capacité-tension (quelques micromètres), suggérant que des effets de surface et de polissage FIB pourraient être à l'origine de ces différences. Dans l'ensemble, ce travail contribue à améliorer la compréhension du transport de chaleur et de charge dans les systèmes métal-semi-conducteur, en révélant des effets physiques complexes et en offrant des perspectives pour guider les études à venir
Algorithmes quantiques dédiés aux systèmes NOMA
No full textThe increasing number of connected devices in fifth-generation (5G) wireless networks necessitates the development of new access protocols to efficiently manage limited available resources, particularly through the use of Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) schemes. In this context, scalable algorithmic solutions for data recovery are essential to meet stringent latency requirements while supporting the deployment of a massive number of devices. While conventional solutions often involve a trade-off between performance and computational complexity, the emergence of new computational paradigms—such as quantum computing—offers the potential to overcome these limitations. This thesis investigates the application of quantum computing to the problem of activity detection in wireless networks. We begin by formulating a faithful quantum representation of the problem that complies with both the axioms of quantum mechanics and the technological constraints of current quantum hardware. We also provide physical insights into distributed quantum systems and illustrate, through numerical simulations, the challenges of implementing scalable entangling protocols between spatially separated qubits. Next, we adopt the perspective of wireless networks to optimize the implemented algorithms for the activity detection problem. To this end, numerical simulations of quantum annealing are conducted. We propose a generic scheduling strategy for the annealing process and perform a parameter study to identify those most critical to the convergence of the quantum algorithms.Le nombre croissant d'appareils connectés dans les réseaux sans fil de cinquième génération (5G) nécessite le développement de nouveaux protocoles d'accès afin de gérer efficacement les ressources limitées disponibles, notamment grâce à l'utilisation de schémas d'accès multiple non orthogonaux (NOMA). Dans ce contexte, des solutions algorithmiques pour la récupération de données sont essentielles pour répondre aux exigences strictes en matière de latence tout en assurant le déploiement d'un nombre massif d'appareils. Alors que les solutions conventionnelles impliquent souvent un compromis entre performance et complexité computationnelle, l'émergence de nouveaux paradigmes de calcul - tels que l'informatique quantique - offre la possibilité de dépasser ces limitations. Cette thèse explore l'application de l'informatique quantique au problème de la détection d'activité dans les réseaux sans fil. Nous commençons par formuler une représentation quantique fidèle du problème, conforme à la fois aux axiomes de la mécanique quantique et aux contraintes technologiques du matériel quantique actuel. Nous apportons également des éclairages physiques sur les systèmes quantiques distribués et illustrons, à travers des simulations numériques, les défis liés à la mise en œuvre de protocoles d'intrication évolutifs entre qubits spatialement séparés. Ensuite, nous adoptons la perspective des réseaux sans fil afin d'optimiser les algorithmes implémentés pour le problème de détection d'activité. À cette fin, des simulations numériques d'annealing quantique sont réalisées. Nous proposons une stratégie de planification générique pour le processus d'annealing et menons une étude afin d'identifier les paramètres les plus critiques pour la convergence des algorithmes quantiques
Experimental and numerical study on treated load transfer platform on rigid inclusions
No full textInternational audienceRigid inclusion (RI) is a ground improvement method that has undergone significant development in recent years. Granular load transfer platforms (LTPs) are commonly used in this technique, leading to an increase in the use of natural resources. In this context, soil treatment can be considered as an alternative solution to limit pressure on granular material resources. As part of the national ASIRI+ (soil improvement using RIs) project, two full-scale tests were conducted to test the efficiency of a treated LTP on RI (with and without a working platform). Settlement and stress sensors were installed and indicated that the load transfer was immediate with a treated LTP, unlike with a granular LTP, where they were more gradual. The results indicated that the treated LTP behaved as a rigid slab with two failure mechanisms observed: punching shear and flexural failure. Numerical simulation tests were also performed, and a parametric study was conducted to assess the effect of various parameters on the system efficiency. Stress diffusion within the treated LTP was assimilated to a truncated cone, originating from the head of the RI and forming an angle φ (friction angle of the treated LTP) with the vertical
Dispositifs à base de Phosphure de Gallium pour l'optique non-linéaire intégrée
No full textInternational audienceNous comparons ici différentes plateformes de Phosphure de Gallium pour la fabrication de nano-guides d'onde pour des applications de photonique non-linéaire intégrée. La comparaison des plateformes se fait particulièrement sur l'analyse des pertes dans l'infrarouge. Nous démontrons l'état de l'art pour la plateforme GaP sur GaAs