Thèse Jonctions Josephson pour Applications Térahertz H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lille
École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
Laboratoire de recherche : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Direction de la thèse : Jean-François LAMPIN ORCID 0000000183098178
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59

La jonction Josephson est un composant électronique basé sur deux matériaux supraconducteurs séparés par un matériau isolant ou un métal normal. Celle-ci présente des caractéristiques très spéciales : une non-linéarité réactive idéalement non-dissipative et une oscillation interne lorsqu'elle est polarisée à tension finie. Ces jonctions sont à la base des circuits quantiques supraconducteurs utilisés dans l'information quantique et les capteurs quantiques. Lorsqu'elles sont réalisées avec des matériaux convenables, les supercourants sont présents jusqu'à des fréquences de plusieurs térahertz (THz) ce qui permet d'envisager son utilisation comme élément de base pour une électronique THz. Le but de la thèse sera de concevoir et de développer des jonctions Josephson pouvant fonctionner à des fréquences THz. Les jonctions seront intégrées avec différents éléments comme des antennes THz, des filtres, des adaptations d'impédances afin de pouvoir les utiliser dans différentes fonctions comme le mélange de fréquences et la génération d'impulsions. On pourra ainsi générer ou détecter des signaux THz avec une grande sensibilité. Des études plus avancées pourront également concerner l'étude de l'amplification de signaux THz grâce à l'effet paramétrique. La thèse nécessitera tout d'abord de simuler et de concevoir les composants basés sur les jonctions Josephson. Ils seront ensuite réalisés en salle blanche. Puis un banc de mesure sera mis en place afin de tester les composants à des températures cryogéniques dans un cryostat équipé d'accès micro-ondes et THz. Les performances seront testées grâce à l'instrumentation THz disponible au laboratoire. A plus long terme les composants développés dans le cadre de la thèse pourront servir dans des expériences de microscopie et de spectroscopie THz. Il pourrait aussi être envisageable de les utiliser afin de lire l'état de futurs qbits THz.

De nouveaux composants sont nécessaires pour la conversion d'ondes térahertz avec un très faible niveau de bruit. Les jonctions Josephson (également utilisées dans les qbits supraconducteurs) semblent idéales pour assurer cette fonction néanmoins elles n'ont pas été étudiées spécifiquement pour cette fonction particulière jusqu'à des fréquences très élevées (plusieurs THz). Le but de la thèse est de développer une telle filière de composants à l'IEMN. Les applications concerneront la spectroscopie moléculaire et la microscopie en champ proche.

Développement de jonctions Josephson pour la conversion de signaux térahertz.