HEMTs ultra bas bruit à basse fréquence pour l'électronique à basse température

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Ajouté le: 5/06/2014
Directeur : JIN Yong - yong.jin@LPN.cnrs.fr
Titre : HEMTs ultra bas bruit à basse fréquence pour l'électronique à basse température
Thèmes : Électronique, opto-électronique, Nano-sciences, nanotechnologies
Physique et imagerie médicales
Laboratoires : LPN Laboratoire de Photonique et de Nanostructure UPR 20
Description :

À basse température < 100K, les transistors à effet de champ ayant un faible niveau de bruit à basse fréquence et un faible niveau de consommation, actuellement absents, sont très demandés pour les préamplificateurs des détecteurs cryogéniques dans l’astrophysique, la physique nucléaire, la physique de basses températures et l'imagerie médicale. Les détecteurs cryogéniques sont par exemple, magnétomètres, bolomètres dans la détection d'infrarouge, la détection de THz, et la détection de la matière noire. Suite à de nombreuses années d’investigation, le LPN est désormais capable de réaliser des HEMTs à ultra bas bruit à basse fréquence et à très basse température ≤ 4.2K. Par exemple, nous avons obtenu des bruits équivalents en entrée en tension de 6 nV/√Hz @ 1 Hz et 0.3 nV/√Hz @ 1 kHz et une puissance dissipée de 100 µW à 4.2 K. Le LPN peut offrir des HEMTs cryogéniques selon chaque besoin spécifique aux diverses expériences nationales et internationales, ainsi nos HEMTs ont été sélectionnés pour l’expérience SuperCDMS dans la détection directe de la Matière Noire (voir http://www.lpn.cnrs.fr/fr/PHYNANO/NanoFET.php).
L’activité de recherche de cette thèse couvre divers aspects scientifiques et techniques allant des matériaux, de la fabrication, de la caractérisation à la compréhension en physique des composants. L’épitaxie par jet moléculaire et la lithographie par faisceau d’électrons seront utilisées pour réaliser des HEMTs avec des différentes configurations d’hétérostructure et de grille. Les caractérisations électriques et de bruit de ces HEMTs entre 77 K et 4.2 K seront une partie importante de cette thèse. Ensuite, la performance du bruit 1/f de différents HEMTs sera analysée et comparée afin d’évaluer leur limite technologique et physique. Les résultats de cette thèse contribueront directement aux réalisations de différents instruments électroniques cryogéniques dans des collaborations en cours et à venir.