Description du sujet de thèse

Des sources de photons uniques très performantes et émettant dans les bandes des télécommunications seront une composante essentielle pour développer les communications quantiques.
Un grand nombre d'approches sont actuellement étudiées pour générer des photons uniques. A l'Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL - UMR CNRS 5270), nous avons une grande expertise dans le domaine des sources de photons uniques émettant dans les bandes des télécommunications basées sur les nanofils semiconducteurs. Cette source comprend une boîte quantique InAs incorporée dans un nanofil InP. Le nanofil agit comme un guide d'ondes et permet un contrôle directionnel des photons émis par la boîte quantique.
Pour pouvoir intégrer un grand nombre de sources quantiques dans un réseau de communication quantique à base de fibres optiques, ces sources devront être accordables en longueur d'onde. Dans cette thèse, nous prévoyons de déposer une coquille d'un matériau à changement de phase (MCP) en phase amorphe autour du nanofil semiconducteur. Ensuite, un chauffage local sera utilisé pour cristalliser progressivement le MCP amorphe afin de déformer la boîte quantique, modifiant ainsi son énergie d'émission. L'utilisation d'un MCP garantit la réversibilité du processus.
Dans le cadre de cette thèse, le doctorant recruté travaillera sur :
- La croissance de boîtes quantiques InAs/InP en géométrie nanofil par épitaxie par jets moléculaires.
- Le dépôt de coquilles de MCP autour des nanofils semiconducteurs.
- L'étude optique par photoluminescence de cette nanostructure hybride semiconducteur-MCP afin de quantifier l'impact du MCP sur les propriétés d'émission des boîtes quantiques.

Ce travail s'appuie sur l'expertise développée par le laboratoire d’accueil en matière d’épitaxie et caractérisation optique des boîtes quantiques en géométrie nanofil InAs/InP [1,2,3] et d'élaboration de MCP [4,5].

Le candidat doit avoir une solide formation en physique et un intérêt marqué pour la physique des semiconducteurs et/ou les études expérimentales. Une expérience en épitaxie et/ou en caractérisation optique/spectroscopie sera appréciée. Il/elle devra faire preuve d'autonomie, d'une assimilation rapide et être capable de travailler au sein d’une équipe multinationale.
Références:
[1] « InAs quantum dot in a needlelike tapered InP nanowire: a telecom band single photon source monolithically grown on silicon », A. Jaffal, et al. Nanoscale 11, 21847-21855 (2019). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02317732
[2] « Density-controlled growth of vertical InP nanowires on Si(111) substrates », A. Jaffal, et al. Nanotechnology 31, 354003 (2020). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02613439
[3] « Highly linear polarized emission at telecom bands in InAs/InP quantum dot-nanowires by geometry tailoring », A. Jaffal, et al. Nanoscale 13, 16952-16958 (2021). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03269925
[4] « Reconfigurable Flat Optics with Programmable Reflection Amplitude Using Lithography-Free Phase-Change Materials Ultra-Thin Films », S. Cueff, et al. Advances Optical Materials 9, 2001291 (2021). https://hal.science/hal-03582587/
[5] « Ultimate phase sensitivity in surface plasmon resonance sensors by tuning critical coupling with phase change materials », L. Berguiga, et al. Optics Express 29, 42162-42175 (2021). https://hal.science/hal-03622148v1

Contexte de travail

Ce sujet de thèse est intégré à un projet financé par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche), et sera réalisé au sein de l'équipe Matériaux Fonctionnels et Nanostructures de l'Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL). L'équipe d'encadrement sera composée du Dr. Nicolas Chauvin (chercheur au CNRS) et du Dr. José Penuelas (Maître de conférences à l’Ecole Centrale de Lyon), et les travaux seront assistés par d'autres chercheurs permanents de l'INL et par le personnel technique de la plateforme Nanolyon.

L’Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL) a pour vocation de développer des recherches technologiques multidisciplinaires dans le domaine des micro et nanotechnologies et de leurs applications. Les recherches menées s’étendent des matériaux aux systèmes. Le laboratoire s’appuie sur la plate-forme technologique lyonnaise NanoLyon.
Les domaines d’application couvrent de grands secteurs économiques : l’industrie des semiconducteurs, les technologies de l’information, les technologies du vivant et de la santé, l’énergie et l’environnement.
Le laboratoire est multi-sites avec des localisations sur les campus d’Ecully et de Lyon-Tech La Doua. Il regroupe environ 200 personnes dont 121 personnels permanents. L’INL est un acteur majeur du Pôle de Recherche et d’Enseignement.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.