Dernière mise à jour : 24-09-2017

6 sujets INAC/PHELIQS

• Electronique et microélectronique - Optoélectronique

• Physique du solide, surfaces et interfaces

• Physique mésoscopique

• Physique théorique

 

Germanium doping of GaN-based nanostructures for LEDs

SL-DRF-17-0248

Domaine de recherche : Electronique et microélectronique - Optoélectronique
Laboratoire d'accueil :

Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques (PHELIQS)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Eva MONROY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Eva MONROY

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/NPSC

0438789068

Directeur de thèse :

Eva MONROY

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/NPSC

0438789068

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/100/eva.monroy.html

Labo : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=15

The target of this thesis is to assess the advantages and physical limits of Ge doping of GaN as compared to Si doping, by analyzing Ge-doped thin films and NWs by means of cutting-edge structural characterization, namely Atom Probe Tomography (APT) and transmission electron microscopy (TEM), and correlating the structural/chemical features with the optical and electrical performance.



The nanostructures will be designed in view of their incorporation in GaN LED devices:

* (Al)GaN thin films and quantum wells: Ge is expected to increase the n-type GaN thickness before cracking. Side effects on resistivity and structural and optical properties are to be evaluated. The onset of DX behavior in AlGaN will be studied.

* GaN NWs: The potential improvement of the NW morphology and homogeneity of the dopant distribution are to be studied.

* Impact in the complete device structure: We will evaluate the effect of Ge doping on the uppermost layers of the LEDs, including the presence or not of segregation or memory effects.

Mesure de transport dans les matériaux topologiques

SL-DRF-17-0278

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques (PHELIQS)

Laboratoire Instrumentation Matériaux Avancés,Physique des Electrons Corrélés (IMAPEC)

Grenoble

Contact :

Alexandre POURRET

Georg KNEBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Alexandre POURRET

UGA - DRF/INAC/PHELIQS/IMAPEC

04387883951

Directeur de thèse :

Georg KNEBEL

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/IMAPEC

04 38 78 39 51

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/alexandre.pourret/

Labo : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=338

L'objectif de la thèse est de comprendre au niveau fondamental les différents phénomènes non conventionnels qui sont présents dans les semi-métaux topologiques 3D récemment découverts à l’aide d’études expérimentales originales. Ainsi, le candidat sera impliqué dans les mesures de caractérisation (résistivité, pouvoir thermoélectrique, chaleur spécifique...) à très basse température et haut champ magnétique, l'analyse des données, et dans l'amélioration du dispositif expérimental. Il pourra aussi collaborer avec les autres personnes du laboratoire qui font des mesures complémentaires sur ces mêmes composés et il pourra être amené à réaliser des expériences sur grands instruments (LNCMI...).

Le candidat possèdera une formation solide en Physique de la matière condensée et/ou en mécanique quantique et une forte motivation pour le travail expérimental nécessitant une instrumentation complexe et délicate. Il deviendra autonome sur les techniques de cryogénie, de cristallogenèse et de caractérisation en s’appuyant dans un premier temps (stage master2) sur l’expertise des chercheurs au sein du laboratoire. Il participera activement aux discussions et au travail avec l’équipe impliquée dans son sujet de recherche.

Signatures des transitions électroniques topologiques sur les propriétés thermodynamique et de transport

SL-DRF-17-0994

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques (PHELIQS)

Laboratoire Instrumentation Matériaux Avancés,Physique des Electrons Corrélés (IMAPEC)

Grenoble

Contact :

Alexandre POURRET

Georg KNEBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Alexandre POURRET

UGA - DRF/INAC/PHELIQS/IMAPEC

04387883951

Directeur de thèse :

Georg KNEBEL

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/IMAPEC

04 38 78 39 51

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/alexandre.pourret/

Labo : http://inac.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=487

Voir aussi : http://lncmi-g.grenoble.cnrs.fr/spip.php?&lang=fr

Les instabilités de la surface de Fermi ont retrouvé un fort intérêt très récemment avec la découverte de matériaux topologiques où de nouveaux ordres topologiques exotiques devraient apparaître près d'une reconstruction de surface de Fermi. Les transitions topologiques électroniques sont caractérisées par un changement du nombre de connectivité de la surface de Fermi. Récemment, de telles transitions topologiques ont été observées dans certains matériaux de fermions lourds sous l'application d'un champ magnétique élevé. De telles instabilités de la surface de Fermi ont été observées dans les expériences d'oscillation quantique des propriétés de transport comme la magnétorésistance et la pouvoir thermoélectrique. Le présent projet se concentre sur les signatures des transitions topologiques sur les propriétés thermodynamiques et de transport.

Le deuxième accent de la thèse sera sur les propriétés de surface de Fermi des semimétaux Weyl et Dirac récemment découverts. Ces systèmes ont récemment attirés un grand intérêt car ils ont une dispersion de bande linéaire formant des cônes Weyl ou Dirac donnant lieu à des états électroniques topologiques protégés. Nous prévoyons d'étudier de tels états sous un champ magnétique élevé proche de la limite quantique.

Source de photons uniques efficace à base de nanofils semiconducteurs

SL-DRF-17-0322

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques (PHELIQS)

Laboratoire de Nano Physique des Semi-Conducteurs (NPSC)

Grenoble

Contact :

Edith BELLET-AMALRIC

Kuntheak KHENG

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Edith BELLET-AMALRIC

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/NPSC

04 38 78 44 06

Directeur de thèse :

Kuntheak KHENG

Universite Grenoble Alpes - DRF/INAC/PHELIQS/NPSC

04 38 78 47 01

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/kuntheak.kheng/

Labo : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique47

La source de photons uniques est un élément clé dans le cadre de la communication et calcul quantique. Les photons uniques, émis un par un et codés par leur polarisation, jouent le rôle de qubits volants dans les échanges d’information. Ils sont en particulier requis dans de nombreux protocoles de cryptographie quantique, intrinsèquement surs, qui permettent la transmission d'une clé de décryptage secrète. Une telle source peut être réalisée avec des boîtes quantiques à base de semiconducteurs comme cela a été démontré dans de nombreux matériaux. Cependant ces démonstrations étaient pour la plupart limitées à des températures cryogéniques. Notre équipe a montré très récemment qu’une boîte quantique CdSe insérée dans un nanofil ZnSe, était capable d’émettre des photons uniques jusqu’à la température ambiante [1]. Ce résultat remarquable (une 1ère mondiale pour une boîte quantique épitaxiée) ouvre les perspectives d’une utilisation réaliste des boîtes quantiques dans les technologies de l’information quantique. De plus, l’émission dans le visible de ces boîtes CdSe/ZnSe est particulièrement bien adaptée pour les communications en espace libre (pour l’établissement de liaisons sol-satellite par exemple) grâce à la grande transparence de l’atmosphère et la disponibilité de détecteurs rapides de photons uniques dans ce domaine spectral.



Le but de la thèse est de développer une source de photons uniques efficace à base d’une boîte quantique formée dans un nanofil de semiconducteur II-VI. Il consistera à étudier (i) la croissance d’hétérostructures de nanofils de type cœur-coquille afin d'améliorer le rendement quantique d'émission, (ii) le couplage de ces nano-émetteurs à diverses structures photoniques pour une extraction et une collection efficace de la lumière, et (iii) la possibilité de mettre en œuvre une excitation optique par micro-laser pour obtenir un dispositif compact. Ces études offrent la possibilité d'explorer des phénomènes physiques de base (mécanismes de croissance, interaction nanostructure-photon etc...) à l'échelle nanométrique, tout en contribuant au développement d'un dispositif original et essentiel pour le domaine de la communication quantique et de l'information quantique.



[1] Ultrafast Room Temperature Single-Photon Source from Nanowire-Quantum Dots, S. Bounouar et al., Nano Lett. 12, 2977 (2012).

Circuits Supraconducteurs en Technologie Silicium

SL-DRF-17-0356

Domaine de recherche : Physique mésoscopique
Laboratoire d'accueil :

Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques (PHELIQS)

Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité (LATEQS)

Grenoble

Contact :

François LEFLOCH

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

François LEFLOCH

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/LATEQS

04-38-78-48-22

Directeur de thèse :

François LEFLOCH

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/LATEQS

04-38-78-48-22

L’énorme avantage de la technologie Silicium est sa maturité et sa fiabilité. Or, il se trouve que certains matériaux utilisés ou intégrable dans les dispositifs à base de silicium sont supraconducteurs à basse température. L’objectif de ce projet est donc de réaliser, à partir de ces matériaux, un nouveau genre de dispositifs de type transistor MOSFET pour lesquels les électrodes drain et source seront supraconductrices. Une fois réalisés ces nouveaux circuits permettront de développer des architectures quantiques dans une technologie intégrable.

A basse température, un transistor MOSFET silicium de taille nanométrique agit comme un transistor à un électron à cause du confinement électrostatique et de l’interaction coulombienne. Cette situation apparait lorsque l’énergie de charge devient plus importante que l’énergie thermique. Par ailleurs, la supraconductivité est décrite par la condensation d’un très grand nombre de paires d’électrons dans un état quantique macroscopique. D’un point de vue purement scientifique, l’intérêt de l’étude est de mieux comprendre comment des propriétés à priori antagonistes peuvent coexister dans ce genre de dispositifs hybrides. L’un des objectifs est de réaliser des dispositifs de type jonctions Josephson contrôlables par une grille et pour lesquelles un courant électrique peut circuler sans dissipation. Ces composants couplés à une capacité permettent de réaliser un qubit supraconducteur dont l’écart entre niveaux d’énergie est contrôlable par la grille. Ce point est important pour pouvoir ajuster le couplage du qubit avec une cavité supraconductrice dont la fréquence de résonance est fixée par la géométrie. Dans beaucoup de situations expérimentales, c’est ce couplage qui permet de lire et/ou transférer l’information quantique portée par le qubit.

D’un point de vue technologique, les électrodes seront fabriquées à partir de silicures supraconductrices comme le mono-siliciure de PtSi ou de Silicium dopé Bore (Si:B) qui peut être rendu supraconducteur par recuit/dopage laser. Dans le cas des silicures, l’objectif est de maitriser les réactions à l’état solide métal/semi-conducteur afin d’obtenir la bonne phase supraconductrice en veillant à ce que ce siliciure soit le plus proche de l’entrée du canal du transistor. Pour le Si:B, il convient de maitriser le recuit/dopage laser d’abord sur du Silicium sur isolant (SOI) puis sur des structures préexistantes sans les endommager. L’objectif technologique est de diminuer les résistances d’accès qui sont une source importante de dissipation dans les transistors submicroniques commerciaux. C’est un enjeu primordial dans l’industrie de la micro-nano électronique où la consommation énergétique est un facteur limitant de développement.

En pratique, l’étudiant(e) sera rattaché(e) à l’INAC/PHELIQS/LaTEQS et intégrera l’équipe DTSI/SDEP du CEA/LETI pour la réalisation de structures de test simplifiées ainsi que de dispositifs en salle blanche. Les mesures à basse température se feront au LaTEQS de l’INAC au CEA.

Effet des interactions sur les propriétés topologiques de jonctions Josephson multiterminales

SL-DRF-17-0246

Domaine de recherche : Physique théorique
Laboratoire d'accueil :

Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques (PHELIQS)

Groupe Théorie (GT)

Grenoble

Contact :

Manuel HOUZET

Julia MEYER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Manuel HOUZET

CEA - DRF/INAC/PHELIQS/GT

04.38.78.90.44

Directeur de thèse :

Julia MEYER

Université Grenoble Alpes - DRF/INAC/PHELIQS/GT

04.38.78.31.46

Page perso : http://inac.cea.fr/Pisp/manuel.houzet

Il y a actuellement un fort effort de recherche pour réaliser de nouvelles phases de la matière qui admettent des états topologiquement protégés à leurs bords. Une voie prometteuse consiste à combiner différents matériaux conventionnels pour obtenir des hétérostructures présentant ces propriétés. Les jonctions Josephson multiterminales formées entre des supraconducteurs conventionnels peuvent être elles-mêmes considérées comme des matériaux topologiques. Par exemple, des jonctions à 4 terminaux peuvent admettre des états liés topologiquement protégés à énergie nulle et qui réalisent ce qu’on appelle des singularités de Weyl. Leur existence peut être révélée grâce à une transconductance quantifiée, comme dans l'effet Hall quantique, mais en absence de champ magnétique.

Le but du projet sera d'explorer cette idée récente en étudiant d’un point de vue théorique la robustesse de cette prédiction en présence de répulsion Coulombienne à l’intérieur de la jonction. En particulier, la présence de singularités de Weyl sera analysée dans un modèle concret d’îlot quantique pour la jonction.

 

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