Thèse Développement de Circuits Quantiques Supraconducteurs à Base de Couches Minces de Nitrure de Niobium Épitaxiées H/F

Doctorat.Gouv.Fr

L'étudiant.e mènera un projet hautement multidisciplinaire, en participant à l'ensemble de la chaîne de fabrication des dispositifs quantiques : croissance des matériaux par EJM, nanofabrication en salle blanche (lithographie par faisceau d'électrons, gravure sèche) et caractérisation micro-ondes cryogénique. L'objectif est de réaliser des résonateurs micro-ondes ultra-cohérents et des qubits en matériaux nitrures entièrement épitaxiés, ouvrant ainsi la voie à des technologies quantiques hybrides avancées intégrées avec des matériaux semi-conducteurs III-N. Des avancées récentes ont montré que l'optimisation de la qualité microscopique des matériaux constitue un levier essentiel pour améliorer la cohérence des circuits supraconducteurs de nouvelle génération [1]. Dans ce contexte, les films à haute inductance cinétique obtenus par épitaxie par jets moléculaires (EJM) restent largement inexplorés. Ils offrent un contrôle de la croissance au niveau de la couche atomique, des matériaux de haute pureté et des interfaces quasi-pristines, laissant entrevoir une réduction significative des pertes à la propagation par rapport aux films amorphes ou polycristallins obtenus par pulvérisation cathodique (sputtering).
Le CRHEA possède une solide expertise dans la croissance épitaxiale des matériaux à base de nitrure. S'appuyant sur cette expertise, notre groupe a récemment mis au point des films épitaxiés de nitrure de niobium (NbN) de haute qualité par EJM, avec des premières démonstrations dans des détecteurs de photons uniques à nanofils supraconducteurs [4].
L'objectif de cette thèse de doctorat est de démontrer l'avantage des matériaux à base de nitrure obtenus par épitaxie pour les technologies quantiques supraconductrices.
L'objectif de cette thèse de doctorat est de démontrer l'avantage du nitrure de niobium supraconducteur obtenu par épitaxie pour les technologies quantiques supraconductrices. L'étudiant participera aux différentes étapes de ce projet multidisciplinaire.
Croissance par épitaxie par jet moléculaire (EJM) :
- Participation à la croissance et à l'optimisation structurelle de films épitaxiés de nitrure
Nanofabrication :
- Lithographie par faisceau d'électrons : système Raith EBPG de 100 kV récemment acquis
- Gravure sèche : ICP RIE
Mesures cryogéniques :
- Utilisation d'un cryostat à cycle fermé
- Mesures micro-ondes et transport
Analyse approfondie des données pour extraire les paramètres clés des circuits et des matériaux.