Programmare il modulo (LESSON PLANNING) By A. DAL MASO & B CHIODI.
Francesca Chiodi - Université Paris-Saclay · Francesca Chiodi Maître de conférences sur le...
Transcript of Francesca Chiodi - Université Paris-Saclay · Francesca Chiodi Maître de conférences sur le...
Francesca ChiodiMaître de conférences sur le poste BQR
“Silicium supraconducteur : vers une électronique cryogénique”
dans le “Groupe dopage laser et silicium supra” de Dominique Débarre
Institut d'Electronique Fondamentale
300 nm
NbAl
Etudes
Bologna (2001-2004)Alma Mater Studiorum
Collegio Superiore di Bologna
Paris (2004-2007)Ecole Normale SupérieureSélection Internationale
Master de Physiquedes Solides
RechercheThèse (2006-2010)
Laboratoire de Physique des Solides, Paris-SudDynamique des
jonctions JosephsonSupraconducteur/Métal Normal
Post-Doc (2010-2011)Department of Materials
Science, CambridgeInteraction entre supraconductivité
et magnétisme
La découverte de la supra
1911Kamerlingh Onnes
découvre la supraconductivité du
mercure
R=0!!!A une température plus basse que 4.2K (-269°C), la resistance du mercure est nulle!
Supercourant non-dissipatif
Pas d'effet JoulePas de dissipation
T (K)
R (Ω)
2011Année de la supra
14 prix Nobel depuis 1911!
Supraconductivité induite par proximité:supraconducteur + métal normal
S N S
ei1
Pénétration de corrélations supraconductrices (sur L ~ 1 μm)
Ce n'est pas un métal mais ce n'est pas un supraconducteur!
ei2
I s=ic sin 2−1
Dépendance de la différence de phase!
D=L2/D
Paires de Cooper:état quantique macroscopique
Jusqu'à quelle vitesse le supercourant suit l'excitation?
Temps inélastique τin: distribution d'énergie à l'équilibre
1
2
φ1 φ2τD
Temps de diffusion τD: temps de propagation des paires dans le
métal normal
Réponse à l'équilibre
Excitation plus rapide que 1/τin
F. Chiodi et al., Sci. Rep. 1, 3 [Nature] (2011)
f=3 GHz
f=39 GHz f
τD-1
Cou
rant
crit
ique
(μA
)
F. Chiodi et al., PRL 103, 177002 (2009)
D i n
χ= ∂
I/∂Φ
(μA
/Φ0)
S N S
Puissance microondes (dBm)
T<20 Kλ=3.4nm
Supraconductivité triplet: supraconducteur + ferromagnétiqueS Ferro S
M(x)
Nb/Py/Nb
Nb/Ho/Py/Ho/Nb
Holmium
M
Pénétration de paires singulet ~ nmPénétration de paires triplet ~ μm
Silicium dopé bore supraconducteur! supraconducteur + semiconducteur
S sc S
Vg
Vsd
● Interfaces transparentes● Electronique en Si non dissipative pour applications à basse T● Basse densité de porteurs: effet de grille !● Temperature critique basse Tc ~ 0.5 K
JoFET: Transistor supraconducteur!
source drain
gate
Silicium: élément le plus abondant après l'oxygènebase de l'électronique à base de semiconducteursapplications photovoltaïques – panneaux solaires
Detecteurs astrophysiques et électronique non dissipative
Si:B ultradopé par laserSeulement à l'IEF, Orsay!BCl3
Si (100)
Cycles laser de 25ns
Si (100)20-1
00 n
m
concentration uniforme en
bore (1-10%)
chimisorption
fusion et diffusion
masque
R
T
Photon IR
I
I
S sc S
Membrane suspendue(Institut Néel, Grenoble)
V
Electronique non dissipative on-chip
Tc
BCl3
Si (100)
Cycles laser de 25ns
Si (100)
20-1
00 n
m
concentration en B
uniforme
chimisorption
fusion et diffusion
masque
SIMS
B implanted Si
B (%)
T c (K
)
Si fortement dopé en B: supraconductivité!
GILD
B (%
)
t (Å)
Comment?Paires de Cooper: paires d'électrons de spin opposé
Interaction attractive mediée par les phonons (BCS)
Condensation des paires de Cooper (bosons) à basse température:
état quantique macroscopique décrit par une unique fonction d'onde
ei
Rôle des contraintes
Création de structures à relaxation contrôlée et étude
de la Tc
T. Sarnet et al. Appl. Surf. Science 247, 537 (2005)
80 nmRelaxation partielle des contraintes
B (%)
B (%)
C. Marcenat et al., PRB 81, 020501R (2010)
JoFET: transistor JosephsonS sc S
Vg
Vsd● Interfaces transparentes● Electronique en Si non dissipative pour applications à basse T● Basse densité de porteurs: effet de grille!
Bolomètres IR sensibles au photon unique
S S' S
Photon unique THz
R
T
● Différent temps d'irradiation pour varier Tc● Vitesse de 'reset' contrôlée par le temps inélastique – compréhension des mécanismes de relaxation de l'énergie● Applications spatiales (l'atmosphère absorbe les photons THz)
miroirs
Supraconductivité et optique
Propriétés optiques améliorées par la cohérence supra?
Nbn InGaAs
p InP
Electroluminescence augmentée quand T<Tc !
H. Sasakura et al., PRL 107, 157403 (2011)
Traitement laser
Contact ohmique Ge dopé n / métal :
pas de barrière Schottky!
Films minces métalliques par dopage laser
Projet Européen Cesar
Introduction d'atomes magnétiques par recuit laser
ANR JCJC 2012 déposée
Enseignement et vulgarisation2007-2010 Allocataire Moniteur
Université Paris XI, Orsay
• TD d’Ondes Electromagnétiques• TD de Physique
Polytech (IFIPS) Médecine
2006-2011 Vulgarisation
• Séminaires sur la supraconductivité (Collèges, Lycées et Classes Prépa)• Fête de la Science• Faites de la Science• Paris Montagne• Science Festival (Cambridge)
2011-2012 MCF Université Paris XI, Orsay
• TD d'Electromagnétisme• TP Nano• TP Fabry Perot• TD de Physique• TP Zeeman
L3 et M1 ISTL3 Magistère de PhysiqueMédecineL3 Etudiants double diplôme