| Description du projet de thèse | Le spectre du Moyen InfraRouge (MIR) couvre une gamme de fréquences très large (20-60 THz – 15-5μm) qui fait appel à des technologies très variées dans les domaines de l’optique et de l’optoélectronique. Dans ce contexte notre équipe développe depuis plusieurs années des photoconducteurs [1] dont la bande passante électrique atteint à présent la centaine de GHz, un record de performance à ce jour. Ces composants sont constitués de réseaux de photo-detecteurs à puits quantiques, couplés à des antennes plasmoniques [2]. Ils sont adaptés à de nombreuses applications telles que la spectroscopie et la détection de gaz, l’imagerie cohérente, les télécommunications en espace libre, ou encore la génération d’ondes THz par photomélange et l’astrophysique [3-6].
A partir des performances déjà obtenues, l’objectif de ce projet de thèse est celui de démontrer une nouvelle génération de photo-détecteurs dans la gamme 8-12μm avec des performances accrues, notamment par la conception de nouveaux types d’antennes et de structures avec un plus fort gain photoconductif en travaillant sur le design quantique du dispositif. En particulier, nous visons (i) une augmentation de la responsivité d’un facteur 2-3 par rapport à l’état de l’art ; (ii) une extension de la bande passante radiofréquence (RF) jusqu’à 2000 GHz ; (iii) la conception d’une architecture d’antenne compatible avec un circuit de lecture CMOS. |
| Contexte du travail : | La thèse sera rattachée à l’école doctorale de l’Université de Lille. Le travail se déroulera dans le cadre d’un projet financé par le PEPR (Programme et Équipement Prioritaire de Recherche) Électronique, en collaboration avec l’ENS Paris et le CEA-LETI. Les travaux seront menés en tandem avec un post-doctorant, au sein du groupe THz-Photonics du laboratoire IEMN (THz- Photonics-Group publications). Le groupe a une longue expérience de conception et réalisation de dispositifs optoélectroniques allant du THz au MIR, et est entièrement équipé pour la croissance par MBE, la fabrication et la caractérisation des dispositifs réalisés dans ce projet. |
| Contraintes et risques | Des déplacements de courte durée en France et à l’étranger sont à prévoir |
| Informations complémentaires | Le travail de thèse sera réparti sur deux volets.
• Design électromagnétique et quantique des antennes et de la zone active des photodétecteurs à l’aide des codes de simulation aux éléments finis. Objectif principal: obtenir un modèle prédictif de transport et d’optimisation de la photo-réponse dans la gamme de températures 77K-300K. • Fabrication en salle blanche des photo-détecteurs (lithographie électronique, gravure plasma, PECVD etc). • Caractérisation électrique et optique des photo-détecteurs, notamment par |
| Compétences attendues | • Candidat motivé, rigoureux, capable d’apporter de nouvelles idées.
• Candidat capable de travailler en équipe. • Connaissances solides en électromagnétisme, optoélectronique et mécanique quantique. • Une expérience dans l’utilisation des codes de simulations électromagnétique aux éléments finis est un plus. • Expérience dans la programmation pour le contrôle d’instrumentation (Labview, Phyton) souhaitée. • Bon niveau d’anglais écrit et parlé. • Bonnes capacités rédactionnelles (écriture de rapports et articles). |
Unité d’accueil :
IEMN UMR CNRS 8520
Avenue Poincaré
59652 VILLENEUVE D ASCQ CEDEX
www.iemn.fr
Date de début souhaitée :
Septembre-Décembre 2023
Les candidatures accompagnées d’un CV et de 2 lettres de recommandation doivent être envoyées à :
Stefano Barbieri
stefano.barbieri@iemn.fr
Stefano Barbieri – web page
