Propositions de stages de mastères

… Début des stages mi-février 2020

Lieu des stages: Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir

Sujet 1

Titre: Modélisation de dispositifs et conception de circuits pour diode électroluminescente à couches minces organiques

Encadreur: Mohamed Khalfaoui / Rihab Chouk

Contact: mohamed.khalfaouitn@gmail.com; rihabch92@gmail.com 

Résumé:

La recherche en électronique organique s’est considérablement développée au cours des deux dernières décennies. De nos jours, l’exploitation des matériaux semi-conducteurs organiques présente une nouvelle opportunité pour leurs utilisations comme couche active au sein des dispositifs optoélectroniques tels que les diodes électroluminescentes et les cellules solaires. Dans ce contexte, la modélisation des propriétés est très utile afin de prévoir le comportement de ces matériaux dans les dispositifs avant la synthèse ou l’étude expérimentale.

Le présent sujet de recherche s’inscrit dans cette optique et consiste à étudier théoriquement les propriétés structurales, optiques et électroniques d’un matériau type par les méthodes de mécanique quantique implantées dans le logiciel Gaussian 09. Cette étude sera renforcée par une caractérisation expérimentale. Ces propriétés seront par la suite exploitées dans un simulateur électrique (AIM-SPICE) pour estimer les propriétés électriques (I-V) du dispositif électronique.

Le stage sera organisé comme suit :

  1. Etude bibliographique sur les principales méthodes théoriques de modélisation quantique et sur les semi-conducteurs organiques.
  2. Initiation aux logiciels de calcul et de simulation nécessaires pour ce travail de recherche.
  3. Modélisation théorique des propriétés structurales, optiques et électroniques du matériau étudié.
  4. Confirmation des résultats théoriques par une étude expérimentale en utilisant différentes techniques de caractérisation (UV, IR, voltametrie cyclique,…).
  5. Simulation des propriétés électriques de dispositif électronique à base du matériau étudié.

                                                                                                                                           

Sujet 2

Titre: Modélisation de cellules solaires organiques par approche des circuits électriques équivalents

Encadreur: Rim Missaoui / Mohamed Khalfaoui

Contact: missaoui_rima@yahoo.frmohamed.khalfaouitn@gmail.com

Résumé:

L’électronique et l’optoélectronique organiques ont intéressé beaucoup de chercheurs de différentes disciplines pour des applications variées tels que les écrans souples (OLCD), le photovoltaïque (OPV), les diodes électroluminescentes (OLED), les transistors à effets de champs (OFET). De tout temps, les matériaux organiques au contraire des semi-conducteurs classiques sont faciles à mettre en œuvre faisant appel à des matières qui ne posent pas de problème d’approvisionnement. Cependant, la mauvaise connaissance de l’origine de leurs propriétés électroniques et optiques a longtemps constitué un frein important aux applications en électronique (voire en optique).

L’expérience montre que le fonctionnement des cellules solaires dépend fortement de plusieurs paramètres (éclairement, concentration, température, etc.). L’étude de l’influence de ces différents paramètres sur leurs fonctionnements est possible à travers la connaissance de l’influence de chaque paramètre sur la caractéristique I-V de la cellule.

Nous proposons durant ce stage un travail de modélisation ainsi qu’une simulation, à l’aide du logiciel AIM-SPICE, par approche des circuits électriques équivalents de quelques cellules solaires organiques commercialisées. Ainsi, la modélisation des cellules photovoltaïques passe nécessairement par un choix judicieux des circuits électriques équivalents. De nombreux modèles mathématiques seront étudiés pour représenter un comportement fortement non linéaire, résultant de celui des jonctions semi-conductrices qui sont à la base de leurs réalisations. Différents paramètres seront étudiés à savoir la tension du circuit ouvert (Vco), Le courant de court-circuit (Jcc), le facteur de forme (FF) ainsi que le rendement de la cellule.

                                                                                                                                           

Sujet 3

Titre: Etude et mise en place d’un biocapteur piézoélectrique par la mesure de fréquence de résonnance : mesure et analyse en temps réel 

Encadreur: Mohamed Khalfaoui / Manel Bergaoui

Contact: mohamed.khalfaouitn@gmail.com; manelbergaouitn@gmail.com

Résumé:

Le cristal en quartz résonnant est très utilisé comme transducteur dans diverses applications. Pour des applications fines, l’une des électrodes du cristal est fonctionnalisée à l’aide d’une couche bioréceptrice dédiée à la reconnaissance spécifique de l’espèce à détecter. Le principe de détection repose sur la mesure de la fréquence du cristal de quartz sur la surface duquel une fine couche rigide de matière est déposée et/ou adsorbée. Afin de générer un signal oscillant à une fréquence très stable, nombreux circuits électriques ont été proposés tels que Pierce, Colpitts, Clapp, Butler, Modified Butler et Gate. Le choix du type de circuit oscillateur dépend de divers facteurs tels que la stabilité de fréquence souhaitée, la tension et la puissance d’entrée, la puissance et la forme d’onde de sortie, la complexité de conception, le coût et les caractéristiques de l’unité de cristal.

C’est dans ce contexte que s’inscrit le présent sujet de mastère de recherche où nous proposons le développement d’une plateforme de microbalance à quartz à faible coût en combinant quelques circuits oscillateurs avec la carte microcontrôleur Arduino Mega pour la mesure et l’analyse en temps réels de la réponse du biocapteur.

Le sujet s’articule alors sur la simulation des circuits oscillateurs, la conception d’une chaine d’acquisition, la réalisation d’un biocapteur faible coût et ainsi l’étude des différents paramètres affectant la réponse du biocapteur.

 

Mots clés : Microbalance à cristal de quartz, Arduino, Circuits électriques, Labview, Adsorption, Biomolécules, simulation avec MULTISIM