Croissance épitaxiale de nanostructures intégrées pour la fabrication de dispositifs quantiques (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Dans le cadre du projet ANR PRC PEPITO en collaboration avec le LETI, NEEL et le LAAS, le travail de thèse vise à intégrer des semi-conducteurs à faible masse effective électronique et à fort couplage spin-orbite sur un substrat de silicium, en combinant la nanolithographie et l’épitaxie par jets moléculaires sélective. Les nanostructures obtenues seront associées à un métal supraconducteur épitaxié afin d’obtenir des nanostructures hybrides intégrées. La qualité cristalline de ces matériaux est primordiale pour le développement de dispositifs quantiques avancés basés sur des transmons commandés par effet de grille ou des supraconducteurs topologiques.

Votre Environnement de Travail

Pour surmonter les limites des ordinateurs quantiques basés sur des supraconducteurs classiques, il est nécessaire de développer une technologie permettant la fabrication de bits quantiques résistants à la décohérence. Parmi les solutions technologiques envisagées, les quasi-particules liées qui peuvent apparaître aux extrémités d’un supraconducteur topologique unidimensionnel, semblent constituer une solution complexe mais prometteuse. La création d’un tel matériau est théoriquement possible en combinant un nanofil semi-conducteur présentant un fort couplage spin-orbite et un supraconducteur classique. Les premiers résultats dans ce domaine ont montré le rôle clé de la qualité cristalline de l’interface semiconducteur/supraconducteur dans l’observation d’une phase supraconductrice topologique. Ces résultats ont été obtenus à l’aide de nanofils verticaux d’InSb ou d’InAs produits par croissance VLS, puis transférés sur un substrat hôte pour la fabrication d’un composant électronique. Les développements ultérieurs, notamment ceux réalisés par l’IEMN, le LETI et le NEEL dans le cadre du projet ANR Inspiring, ont démontré la possibilité d’utiliser l’épitaxie sélective de nanofils planaires d’InAs, d’InSb ou de HgTe pour mettre au point une technologie robuste et fiable.
Dans le cadre du projet ANR Pepito, nous proposons, en partenariat avec le LAAS, d’ajouter une couche supraconductrice épitaxiale locale à des nanofils planaires présentant un fort couplage spin-orbite (InAs, InSb, HgTe ou BiSb) obtenus par croissance sélective. Cette technologie, outre qu’elle fait progresser la recherche sur les quasi-particules de Majorana, offre également des perspectives pour la fabrication de jonctions Josephson accordables par effet de grille, qui présentent un grand intérêt pour la mise en œuvre de qubits à courant critique ajustable. L’objectif ultime du projet est d’intégrer ces nanostructures hybrides sur un substrat en silicium afin de permettre une intégration monolithique avec des systèmes de contrôle CMOS cryogéniques à faible dissipation thermique. Les propriétés électroniques des nanostructures hybrides intégrées seront étudiées au NEEL à l’aide de mesures de magnétotransport cryogéniques sur des dispositifs élémentaires à jonction de Josephson pour mettre en évidence la transparence des interfaces hybrides et la phase topologique de ces jonctions.
Dans ce cadre, le doctorant recruté mettra au point le procédé permettant la croissance sélective des différents matériaux étudiés par le consortium, en se concentrant sur l’InAs et l’InSb à l’IEMN. Il assurera également la caractérisation des nanostructures obtenues à l’aide de la microscopie AFM et SEM, ainsi que la fabrication des nanodispositifs à l’aide de techniques de lithographie par faisceau d’électrons, d’évaporation de métaux et de gravure ionique réactive.

Contraintes et risques

Le travail de thèse comportera une large partie de travail technologique en salle blanche.
Les candidats retenus devront être titulaires d'un master (ou équivalent) dans un domaine pertinent et justifier d'une expérience en nanofabrication ou en croissance de matériaux. Les candidats devront également posséder un bon niveau d'anglais écrit et parlé.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

Le CNRS

Les métiers de la recherche