Description du sujet de thèse

Le groupe NS2 a développé une activité liant le transport quantique et la plasmonique. Nous avons étudié le mécanisme d'émission de photons à partir d'une jonction tunnel et établi une relation quantitative entre la puissance lumineuse émise et les fluctuations de courant aux fréquences optiques. Bien que cela nous ait permis de mesurer directement le temps de tunnelisation [1], il s'avère que les processus inélastiques excitent les plasmons de surface avant d'émettre des photons. La compréhension des corrélations entre le courant et les photons émis par l'effet tunnel inélastique des électrons est cruciale pour le contrôle électrique de l'émission de photons. Pour mesurer ces corrélations, nous devons mesurer directement les plasmons.

Nous avons ainsi décidé de développer un détecteur de plasmons de surface sur puce basé sur la technologie de détecteur à l'inductance cinétique (KID). Avec ce détecteur, nous visons à explorer les corrélations entre le courant et les plasmons radiatifs décroissants, analogues au troisième moment des fluctuations de courant aux fréquences optiques. D'un point de vue plus fondamental, cela soulève également une question de base liée à la théorie de la détection quantique : une mesure électronique à radiofréquence est-elle équivalente à une mesure de photodétection [2] ? Les objectifs sont d'aborder plusieurs questions d'intérêt fondamental, y compris une éventuelle rétroaction en présence de modes optiques à haute qualité sur les jonctions ou même des corrélations croisées entre plusieurs jonctions couplées au même bain de photons optiques. Le travail expérimental sera soutenu par des apports théoriques de l'Université de Marseille qui développera un nouveau cadre théorique basé sur la fonction de Green hors équilibre pour l'étude de l'IET.
Le.a candidat.e doit avoir une solide formation théorique en physique de la matière condensée et en interaction lumière-matière, avec un intérêt marqué pour les nanodispositifs, la nano-optique et la détection des signaux faibles.

[1] P. Février et al. Tunneling time probed by quantum shot noise. Nat. Comm. 9, 4940 (2018).
[2] J. Gabelli et al. Electron–photon correlations and the third moment of quantum noise, New J. Phys. 15 113045 (2013)

Contexte de travail

Le Laboratoire de Physique des Solides est une unité mixte de recherche (UMR 8502) de l'Université Paris-Saclay et du CNRS. Il est affilié à l'Institut de Physique du CNRS et à la 28e section du Conseil National des Universités. Le LPS est membre de la Fédération Friedel-Jacquinot, structure de coordination de la physique sur le plateau du Moulon à Orsay (IdF).
Il regroupe une centaine de chercheurs et enseignants-chercheurs, expérimentateurs et théoriciens, et l'activité de recherche est soutenue par une soixantaine d'ingénieurs, techniciens et administratifs.
Le laboratoire accueille chaque année un grand nombre d'étudiants de premier et deuxième cycle dont de nombreux doctorants, ainsi que des chercheurs en postdoctorat et des scientifiques invités. Le laboratoire couvre une plus grande variété de sujets que son nom ne le suggère, et vise à aborder toute la diversité de la physique de la matière condensée. L'activité de recherche s'organise autour de trois grands axes, qui impliquent chacun à peu près le même nombre de scientifiques :
• Nouveaux états électroniques de la matière
• Phénomènes physiques aux dimensions réduites
• Matière molle et interface physique-biologie
Dans le premier axe sont regroupées des études tant expérimentales que théoriques ayant trait aux propriétés des systèmes dans lesquels les corrélations électroniques sont généralement fortes et qui sont sièges de propriétés remarquables et d'états électroniques non conventionnels tels que la supraconductivité, le magnétisme, les transitions métal-isolant etc.
Dans le deuxième se retrouvent les activités relevant des « nanosciences » au sens large. Elles sont ici abordées du point de vue des propriétés fondamentales, lorsque les dimensions d'un objet deviennent aussi petites que certaines distances caractéristiques (longueur de cohérence, libre parcours moyen, …).
Le troisième axe, étend le concept de « matière molle » à des systèmes biologiques. Les thèmes vont donc des systèmes complexes aux tissus vivants, des cristaux liquides aux mousses, en passant par les polymères ou les systèmes granulaires. Ces études physiques sont à l'interface avec la physico-chimie et la biologie.
Le travail de recherche s'effectuera au sein de l'équipe NS2 du Laboratoire de Physique des Solides (CNRS-UMR 8502). Ce projet de recherche bénéficie d'un financement de l'Agence nationale de la recherche (ANR).