Missions

Le nitrure de bore hexagonal (hBN) est récemment apparu comme un matériau bidimensionnel extrêmement prometteur pour les applications à l’information quantique. Il combine des sources de photons uniques de très grande qualité avec la possibilité de réaliser des circuits photoniques intégrés, ouvrant la voie à la réalisation de calculateurs quantiques monolithiques efficaces.
Le projet se base sur les avancées récentes obtenues par l'équipe dans le domaine de la nanostructuration du hBN, et visera à lever les verrous technologiques restants vers une fabrication top-down entièrement déterministe et compatible avec un passage à l’échelle. Le but est de construire un dispositif d'optique quantique pleinement intégré sur puce, de l'émetteur (centre B du hBN) au détecteur (SNSPDs dans du NbN) à travers des guides d'onde en BN.
Le ou la post-doc développera, à partir de nos précédents résultats [1, 2, 3], les techniques de nanofabrication des composants photoniques en hBN (tels que des cristaux photoniques), afin de viser la longueur d'onde des émetteurs quantiques (SPE à 440nm). Il/elle permettra aussi l’intégration monolithique de détecteurs supraconducteurs à photons uniques à base de nanofils en NbN (SNSPDs) et l’exaltation photonique de leur efficacité.
Pour cela, il/elle réalisera des simulations optiques dans le domaine temporel (FDTD) afin d'optimiser le design des cavités et guides d'onde en hBN, côté émetteur et détecteur. Il/elle les fabriquera ensuite dans notre salle blanche de 100m2 grâce à notre système de lithographie électronique à 100keV tout juste installé (avec une partie d'exfoliation et de transfert du hBN). Les échantillons seront caractérisés par notre partenaire au GEMaC, avec qui le candidat ou la candidate interagira fortement afin d'améliorer les résultats.
Le ou la postdoc bénéficiera d'un excellent environnement sur un équipement à l'état de l'art, ainsi que d'un environnement scientifique centré sur les technologies quantiques, sur place au LPENS, mais aussi avec nos partenaires à Paris et en région parisienne.

1 C. Fournier et al., Position-controlled quantum emitters with reproducible emission wavelength in hexagonal boron nitride, Nat. Comm. 12, 3779 (2021)
2 D. Gérard et al., Quantum efficiency and vertical position of quantum emitters in hBN determined by Purcell effect in hybrid metal-dielectric planar photonic structures, ACS Photonics 11, 5188 (2024)
3 D. Gérard et al., Top-down integration of a hBN quantum emitter in a monolithic photonic waveguide, APL 122, 264001 (2023)

Activités

- Simulations FDTD
- Nanofabrication en salle blanche, avec exfoliation, transfert, lithographie électronique de nitrure de bore hexagonal, et dépôt de métaux
- Présentation des résultats aux partenaires, en conférences internationales et dans des articles à comité de lecture

Compétences

- Doctorat en physique de la matière condensée, dans les nanomatériaux et les domaines connexes (obtenu dans les 2 dernières années idéalement)
- Expérience dans les techniques de nanofabrication de dispositifs en salle blanche et/ou dans la manipulation des matériaux 2D est un plus
- Bon niveau de langue anglaise (niveau B2 minimum)
- Bon sens de l'organisation et de la communication, travail en autonomie
- Goût et motivation pour le travail collaboratif

Contexte de travail

Le LPENS est l’un des 2 laboratoires de recherche du Département de Physique de l’Ecole normale supérieure. Il est composé de 90 chercheurs et enseignants-chercheurs, 60 ITA et 180 doctorants et postdoctorants. C’est un laboratoire avec une forte activité expérimentale en physique de la matière condensée et physique quantique.

Le post-doctorant ou la post-doctorante sera accueilli au sein du Service de la Salle Blanche, composée de 3 ingénieurs.
La salle blanche, d'une surface de 120m2 et avec un parc d’une quinzaine d'équipements, accueille une cinquantaine d'utilisateurs par an, principalement des doctorants ou post-doctorants, en majorité du LPENS, mais aussi d'autres laboratoires de la région parisienne. La plateforme a développé un savoir-faire reconnu dans la nanostructuration de matériaux bidimensionnels (graphène, hBN, TMDC) et dans la fabrication de dispositifs quantiques à base de matériaux supra- et semiconducteurs.
La salle blanche du LPENS fait par ailleurs partie du Groupement des Plateformes de micro- et Nanotechnologies de Paris (GPNP) (https://gpnp.obspm.fr/).
Ce projet est financé par l'ANR avec des partenaires au GEMaC (Université de Versailles, Aymeric Delteil) et au LPEM (ESPCI, Chéryl Feuillet-Palma).