Développement et caractérisation d'un procédé de texturation de surface par micro-décharges en [...]

Overview

Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans le cadre du programme MINITL ANR-25-CE qui a débuté en janvier 2026. Ce programme a pour objectif de développer et d'optimiser un procédé de texturation de surface à l'échelle micrométrique reposant sur des traitements thermochimiques réalisés au moyen de microplasmas froids disposés en réseaux. Ainsi, il s'agira de démontrer la faisabilité d'une nitruration localisée sur des surfaces métalliques de type acier AISI 316L via l'utilisation de ces sources. La maîtrise et la compréhension des plasmas produits, associés à la durée de vie des dispositifs, sont des verrous technologiques et scientifiques à résoudre. En fin, cette étude vise à la réalisation d'une structuration positive et contrôlée, à l'échelle micrométrique, des surfaces métalliques par traitement thermochimique sans l'utilisation de masques.

Overall, the MINITL program brings together four partner laboratories, including LPGP and IJL, which offer complementary expertise. This allows the project to combine experimental aspects, such as the fabrication of micro-discharges, their characterization using advanced plasma diagnostics, plasma-based surface treatments, and surface characterization, with theoretical work focused on the modeling of such discharges.

Research Objectives

In this context, the objective is to demonstrate the feasibility of localized nitriding of metallic surfaces, such as AISI 316L steel, using these plasma sources. The control and understanding of the generated plasmas, together with device lifetime, constitute key scientific and technological challenges to be addressed. Ultimately, this study aims at achieving controlled and positive micrometer-scale structuring of metallic surfaces through thermochemical treatment without the use of masks.

Tasks

The PhD topic proposed here contributes to several tasks within the MINITL program and focuses on the study of MHCD-type (Micro‑Hollow Cathode Discharge) micro‑discharges, fabricated at LPGP, in N₂–H₂ mixtures. The objective is to determine their properties and optimize them, particularly in terms of lifetime (plasma diagnostics: OES, imaging, electrical measurements, etc.), as well as to apply these sources to nitriding treatments and to characterize the treated surfaces.

Start Date

Début de la thèse : 01/10/2026

Funding Category

Contrats ED : Programme blanc GS-Physique

Requirements

Niveau Master 2 dans le domaine de la physique des plasmas. Des compétences en génie des procédés, génie électrique, sciences des matériaux et/ou dans le domaine du diagnostic des plasmas froids seront également appréciées. Fort intérêt pour la physique expérimentale. La curiosité, la rigueur, l'autonomie et le goût pour le travail méthodique en équipe sont des qualités qui seront indispensables pour ce travail de thèse et l'avancée du programme dans son ensemble. Une bonne maîtrise de l'anglais parlé et écrit est souhaitable.

Master's degree (MSc or equivalent) in plasma physics. Skills in process engineering, electrical engineering, materials science, and/or cold plasma diagnostics will be considered an asset. A strong interest in experimental physics is required. Curiosity, rigor, autonomy, and a structured approach to teamwork are essential qualities for successfully carrying out this PhD project and contributing to the overall progress of the program. Good proficiency in spoken and written English is desirable.