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CDD Doctorant H/F en photonique

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Informations générales

Référence : UPR10-MICPEF-008
Lieu de travail : VALBONNE
Date de publication : vendredi 2 août 2019
Nom du responsable scientifique : Jesus ZUNIGA PEREZ
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les communications quantiques sont basées sur la transmission d'information au moyen de photons uniques. Or, à ce jour, il n'y existe pas de source de photons uniques idéale qui fonctionne à température ambiante et qui soit compatible avec d'autres plateformes matériaux plus matures et apportant d'autres fonctionnalités. En particulier, il serait souhaitable de disposer d'une source émettant des photons uniques aux longueurs d'onde télécom, compatibles avec des fibres optiques à faibles pertes et donc susceptibles de transmettre l'information sur de longues distances.
Pour l'instant la plupart de ces sources sont basées sur des sources à photons annoncés, qui sont par nature très faibles en intensité. Dans ce contexte, des sources de photons uniques à base d'émetteurs à l'état solide, comme des boîtes quantiques ou des centres colorés, apparaissent comme une alternative forte intéressante. Cependant, la faible énergie de confinement dans les boîtes quantiques arseniures limite leur température de travail aux temperatures cryogéniques et, même si des sources aux longueurs d'onde télécom ont été obtenues, leurs figures de mérite sont loin de celles des sources dans l'infrarouge.
Dans cette thèse nous proposons d'étudier de nouvelles sources de photons uniques, travaillant jusqu'à température ambiante, émettant aux longueurs d'onde télécom et compatibles avec la filière photonique silicium. Cette nouvelle source existe dans un semiconducteurs à la technologie mature comme le GaN, dont le laboratoire CRHEA est expert mondialement reconnu. Par ailleurs, la démonstration des propriétés quantiques de ces émetteurs a été réalisé par l'Université Technologique de Nanyang, à Singapour, qui sera partenaire de cette thèse. In fine, la thèse prouvera le potentiel de cette nouvelle source, l'intégrant dans des microcavités optiques à base de nitrures et fabriquant une version injectée électriquement.
• Le candidat intégrera l'équipe Nanotechnologies du CRHEA et sera sous la responsabilité de Dr. J. Zuniga-Perez. De par la nature collaborative de ce travail de thèse, le candidat devra réaliser des séjours, pouvant aller jusqu'à quelques mois, à l'Université Technologique de Nanyang, à Singapour, participant aux caractérisations quantiques de la source fabriquée.
• Une expertise préalable en science des matériaux et/ou photonique est nécessaire.

Contexte de travail

Le Centre de Recherche pour l'Hétéro-Epitaxie et ses Applications (CRHEA - UPR10) est un laboratoire de recherche du CNRS spécialisé dans l'épitaxie des matériaux semi-conducteurs à grande bande interdite comme les matériaux nitrures d'éléments III (GaN, AlN), l'oxyde de zinc (ZnO), le carbure de silicium (SiC) et leur micro- et nanofabrication en salle blanche. Le CRHEA étudie également les matériaux 2D comme le graphène, ou le nitrure de bore.

Les grands domaines couverts par le CRHEA concernent la transition énergétique, les communications du futur, l'environnement et la santé. Le CRHEA effectue également des études fondamentales en nanosciences et en croissance cristalline.

Les matériaux à grande énergie de bande interdite sont des éléments clefs pour l'électronique de puissance, l'électronique à très haute fréquence, l'éclairage à base de LEDs et les nouvelles générations de micro-afficheurs. Les sources lasers fonctionnant dans le visible et dans l'Ultra-Violet réalisées au CRHEA ont des applications multiples pour l'éclairage, la biophotonique et pour la purification de l'eau. Le CRHEA développe également des composants dans le domaine THz, des circuits photoniques, des composants optiques avancés à base de métasurfaces, des applications en spintronique, des capteurs et s'implique dans le développement des technologies quantiques.

Le laboratoire dispose de huit réacteurs de croissance par épitaxie par jets moléculaires et de six réacteurs de croissance en phase vapeur. Il dispose également d'outils de caractérisation structurale des matériaux et une salle blanche pour la micro et nanofabrication.
Le candidat exercera son activité de recherche au sein du groupe NANO (9 chercheurs et ingénieurs et une dizaine de CDD doctorants et post-doctorants).
La combinaison d'approches descendantes et ascendantes permet d'exploiter toutes les possibilités offertes par les nanostructures et c'est la force de l'équipe Nanotechnologies, qui utilise GaN et ZnO comme matériaux de choix. Nos intérêts vont de la science fondamentale des matériaux, y compris la croissance MBE et MOCVD de nouveaux matériaux (par exemple ZnMnO, nitrures de terres rares et oxynitrures), au développement de systèmes nanophotoniques plus complexes. Il s'agit notamment de métasurfaces, qui permettent la fabrication de composants optoélectroniques ultraminces-ultralégers tels que des métalentilles, des microcavités optiques. Ces dernières sont le terrain de jeu idéal pour tester des effets en électrodynamique quantique et obtenir des condensats Bose-Einstein dans un environnement à semi-conducteurs. Enfin, une dernière plateforme nanophotonique à base de nanofils GaN est capable de stimuler les cellules biologiques avec une résolution spatiale sans précédent. Par ailleurs, la manipulation du spin de porteurs et / ou excitons au sein de ces structures photoniques, grâce à nos matériaux magnétiques, ouvre la possibilité de coupler spin et photons dans une interface électriquement adressable.

Contraintes et risques

Sans objet

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