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Post doc H/F "Exploring quantum detectors in the Ultra-strong light-matter coupling regime"

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Informations générales

Référence : UMR8023-YANTOD-018
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : samedi 1 août 2020
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 24 mois
Date d'embauche prévue : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2728.28 euros brut mensuels pour un CDD chercheur (ancienneté inférieure ou égale à 2 ans)
Niveau d'études souhaité : Bac+5
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Ce projet de post-doc se situe à la lisière entre la physique mésoscopique et l'optoélectronique Terahertz. L'objectif du projet Post-Doc est d'explorer les détecteurs infrarouges quantiques fonctionnant dans le régime de couplage lumière-matière ultra-fort. Nous étudierons des dispositifs où des puits quantiques semi-conducteurs sont intégrés dans des résonateurs électromagnétiques, «méta-atomes», avec confinement électromagnétique très en dessous de la longueur d'onde [1,2]. Cette géométrie permet un courant d'obscurité de détecteur fortement réduit et un taux de photo-génération amélioré [3]. Dans de tels dispositifs, nous explorerons comment la présence d'états couplés à la lumière affecte le transport électronique du détecteur. De plus, notre résonateur électromagnétique se comporte comme un circuit inductance-capacité Térahertz, où les parties capacitives peuvent être réduites en dimensions nanométriques. Ces architectures de dispositifs permettent la réalisation du blocage dynamique de Coulomb [4], où l'énergie de charge d'un seul électron e² / 2C devient comparable à l'énergie du résonateur du méta-atome ћ \ omega_m. Cet effet sera exploité comme une approche totalement nouvelle pour détecter les propriétés quantiques des modes électromagnétiques couplés par le transport électronique. Outre les couches semi-conductrices, nous envisageons également d'exploiter de nouveaux matériaux 2D tels que le nitrure de bore hexagonal et autres.
[1] M. Jeannin, et al. “Ultra-Strong Light-Matter Coupling in Deeply Subwavelength THz LC
resonators”, ACS Photonics 6 (5) 1207-1215 (2019).
[2] M. Jeannin, et al. “Absorption engineering in an ultra-subwavelength quantum system”, Nano Lett. 20 (6) 4430–4436 (2020).
[3] D. Palaferri, et al. “Room-temperature nine-µm-wavelength photodetectors and GHz-frequency heterodyne receivers”, Nature 556, pages 85–88 (2018).
[4] M. H. Devoret, et al. “Effect of the electromagnetic environment on the Coulomb blockade
in ultrasmall tunnel junctions”, Phys. Rev. Lett. 64, 1824 (1990).

Activités

-Conception des méta-matériaux compatibles avec l'injection/lecture du courant électrique dans des dispositifs à semi-conducteurs.
-Fabrication en salle blanche des zones absorbantes à base de puits quantiques semi-conducteur insérés en métamatériaux. D'autres matériaux 2D sont également envisagés.
-Caractérisations optique et électrique des dispositifs à basse température.
-Modélisation théorique des données afin de comprendre les liens entre le transport électronique et les états couplés lumière-matière.

Compétences

-Connaissances solides dans le domaine de la matière condensé et/ou physique du transport mésoscopique.
-Fabrication en salle blanche : lithographie optique et électronique, gravures sèches (ICP), fabrication des dispositifs III-V,
- Caractérisations optique et électronique des nano-dispositifs.

Contexte de travail

Ce projet est soutenu par le project ERC “UNIQUE” (https://erc.europa.eu/projects-figures/erc-fundedprojects/results?search_api_views_fulltext=todorov). Le but de ce projet est d'explorer les effets quantiques du régime de couplage ultra-fort lumière-matière. Le projet aura lieu dans l'équipe QUAD du Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale Supérieure, située dans le quartier latin du Paris. De plus, le post-doc va bénéficier d'un accès complet aux salles blanches du consortium Paris Centre.

Contraintes et risques

Risques standards liés à la fabrication en centrale technologique. Une formation aux risques sera dispensée.

Informations complémentaires

https://insis.cnrs.fr/fr/personne/yanko-todorov

https://erc.europa.eu/projects-figures/erc-fundedprojects/results?search_api_views_fulltext=todorov

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