Proposition de thèse LERMA C2N CNES - de 2023 à 2026

"Repousser les limites technologiques pour la réalisation des diodes Schottky à très hautes fréquences."

Contexte du projet de thèse

Malgrès le fait que les lignes d’émission les plus intenses de notre Voie lactée, telles que [NI] (1,46 et 2,46 THz), [CI] (1,9 THz) et [OI] (4,7 THz), se situent dans la région THz/infrarouge lointain, cette région est encore largement inexplorée en raison de la mauvaise transmission atmosphérique, de la nécessité d’observer depuis l’espace et du manque de récepteurs sensibles. La spectroscopie hétérodyne, largement utilisée en astronomie, planétologie, sciences de la Terre et même dans des applications commerciales, permet l’analyse détaillée du signal entrant avec une excellente résolution spectrale. Dans un récepteur hétérodyne, le signal du ciel reçu est mélangé par un mélangeur de fréquences avec un signal monochromatique artificiel créé par l’oscillateur local (OL). L’OL et le mélangeur constituent le cœur d’un récepteur hétérodyne et déterminent ses performances.
Les récepteurs hétérodynes sont couramment utilisés jusqu’à 350 GHz, mais très peu de mélangeurs et d’OL existent aux fréquences THz. Pour ouvrir cette fenêtre d’observation, il est essentiel de développer des mélangeurs THz sensibles et des oscillateurs locaux THz puissants.
Durant les 15 dernières années, le LERMA associé au C2N ont travaillé ensemble sur la conception et la réalisation de mélangeurs et multiplicateurs THz, basés sur les diodes Schottky GaAs, afin de construire des dispositifs Terahertz très performants. Récemment, le LERMA-C2N a développé et fabriqué les multiplicateurs de fréquences à 300GHz et à 600GHz, ainsi que le mélangeur à 1.2THz pour l’instrument à ondes submillimétriques (SWI) installé sur le satellite JUICE, qui sera lancée en 2023 pour étudier Jupiter et ses lunes.
Pour conserver sa position de leader, le LERMA entend repousser encore les limites de la technologie de fabrication pour atteindre des fréquences aussi élevées que 5THz


Objectifs

Cette thèse expérimentale a pour ambition de développer un procédé technologique permettant de réaliser les diodes Schottky de haute qualité, performantes et robustes, fonctionnant aux fréquences jusqu’à 5THz.
Plusieurs propositions des missions spatiales, qui nécessites de tels dispositifs THz, seront soumis bientôt afin de répondre aux appels d’offres de l’ESA pour les missions de classe moyenne (M7) pour les satellites et de la NASA pour les sondes.

La thèse sera effectuée en collaboration entre le LERMA-Observatoire de Paris, le C2N-CNRS et le CNES. Pour le développement du procédé, le candidat travaillera dans la salle blanche du C2N sur des équipements de pointe pour la micro- et la nano-fabrication. L’étude théorique, les mesures DC et RF ainsi que la conception des futurs multiplicateurs et mélangeurs à 2.7/4.7 THz seront réalisées au LERMA.

Ce travail permettra au doctorant d’acquérir une grande expérience en nanotechnologie et en fabrication de dispositifs (lithographie par faisceau d’électrons, dépôt de couches minces métalliques et diélectriques, gravure sèche et autres outils de salle blanche), en physique des semi-conducteurs et en électronique RF.


Profil recherché

– Niveau d’études requis : Master ou diplôme équivalent en génie électrique ou en physique.
– Durée du contrat : 36 mois.
– Formation requise : physique des solides (semi-conducteurs). Connaissances en nano- et micro-fabrication ou en électronique sont souhaités.
– Une bonne connaissance de l’anglais est attendue.


Informations complémentaires

Date limite de dépôt des candidatures : dès que possible, la date limite de dépôt de dossier est le 10 mars 2023.

Personne à contacter : Pour postuler, veuillez envoyer votre lettre de motivation, votre CV et vos lettres de recommandation (facultatives) à l’adresse suivante :

Dr. Martina WIEDNER (LERMA, Observatoire de Paris, Paris), martina.wiedner@obspm.fr

Dr. Lina GATILOVA (LERMA, Observatoire de Paris, Paris), lina.gatilova@obspm.fr

Dr. Yong JIN (C2N, CNRS, Paris), yong.jin@c2n.upsaclay.fr

Toutes les candidatures sont évaluées. Toutefois, en raison du grand nombre de candidatures que nous recevons, seuls les candidats présélectionnés seront contactés.