Nanoélectronique / Nanoelectronics

Nanoélectronique / Nanoelectronics

The NANOELECTRONICS GROUP activities explore the quantum properties of nano-conductors. In the past, the group developed the world's first electronic quantum shot noise measurements to show the quantum noise suppression by the Fermi statistics, to evidence the e/3 fractional charges in the Quantum Hall Effect regime or to study the statistics GHz photons emitted by quantum conductor.

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Our research activities are:

  1. Electron Wave Optics: electronic interferometer similar to optical ones are available using the edge channels of a 2D electron gas in the Quantum Hall regime. Our Mach-Zehnder interferometer have probed the electron coherence length to shed light on decoherence mechanism.
  2. Electron Quantum Optics: on-demand injection of electrons in a conductor opens a new field of quantum experiments. A new time-resolved excitation carrying a single charge, a Leviton, has been evidenced thanks to electronic Hong-Ou-Mandel correlation and noise spectroscopy.
  3. Electron quantum noise and microwave photon noise: photon emission by a conductor is a new field of research. A voltage biased Quantum Point Contact generating shot noise has shown its photon emission cut-off at frequency ev/h. First time measurements of the statistics of photon emitted by a tunnel junction have been done.
  4. Application of Photo-Assisted Shot Noise (PASN): the creation of electron-hole pairs in a quantum conductor by external irradiation leads to photo-assisted shot noise. The first on-chip PASN detector has been built which detects the high frequency noise emitted by a Quantum Point Contact by the PASN induced in another QPC.
  5. Graphene Plasmonics and Quantum Hall effect: the universal scaling laws of variable range hopping transport limiting the Quantum Hall effect have been determined. The chirality of collective edge magnetoplasmon waves has been evidenced and the cyclotron orbit drift velocity on Graphene edge determined using an original picosecond pulses method.
  6. NEMS:Graphene as a microscopic drumhead mechanical resonator which will be cooled to its fundamental quantum state. Of interest is decoherence time of this truly mesoscopic resonator. Potential application of such a quantum mechanical oscillator as a microwave-optical coupler will also be considered.

Projets

Domaines Techniques

  • Dépôts, croissance, films minces

    Dépôts, croissance, films minces

    Les nanotechnologies requièrent de réaliser des édifices complexes à l’échelle atomique. Ceux-ci sont généralement réalisées par dépôts sur un substrat (métal ou oxyde). La maîtrise des phénomènes…

  • Instrumentation

    Pour les besoins de leurs recherches, les équipes de l’IRAMIS développent une instrumentation originale. On notera en particulier : la métrologie laser (impulsions laser ultra-courtes – attoseconde,…

  • L’Atelier de Nanofabrication du SPEC (AdN)

    L’Atelier de Nanofabrication du SPEC (AdN)

    Le SPEC s’est progressivement équipé d’un atelier de nanofabrication qui permet aux groupes de recherche d’y réaliser leurs échantillons. Cette installation du CEA, labellisée « centrale de…

  • La RMN à l ‘IRAMIS

    La RMN à l ‘IRAMIS

    Alternative à la diffraction des rayons X, la RMN est une méthode ben adaptée à l’étude des protéines et la caractérisation des produits chimiques de synthèse, ainsi que l’étude des matériaux…

  • Magnétométrie

    Magnétométrie

    Les propriétés magnétiques des monocristaux ou films minces peuvent être étudiées par magnétométrie à échantillon vibrant (VSM ou « Vibrating Sample Magnemotry ») ou effet Kerr (MOKE). Deux…

  • Mesures de transport

    Mesures de transport

    L’origine d’un phénomène de transport est l’application d’une force dont l’origine peut être variée (champ électrique ou magnétique, gradient de concentration, de pression etc …) Sous la rubrique…

  • Techniques au SPHYNX

    Techniques au SPHYNX

    Non linear dielectric measurements Non linear dielectric spectroscopy gives insight on the molecular relaxation mechanisms in supercooled liquids. Several setup were designed in the group allowing the precise measuments of 3ω and 5ω harmonics at low temperatures. Other platform ? .

Thèses

  • Qubits volants dans le graphène

    GNE : Physique mésoscopique
    Saclay
    Les systèmes à l’état solide, actuellement envisagés pour le calcul quantique, sont construits à partir de systèmes localisés à deux niveaux, dont des exemples emblématiques sont les qubits…

Thèmes de recherche

  • Électronique quantique et technologies quantiques

    Électronique quantique et technologies quantiques

    En microélectronique, si la mécanique quantique permet d’expliquer les propriétés des matériaux (conducteur, isolant…) l’électrodynamique des circuits reste classique. En revanche, lorsque la…

  • Énergie : caloduc oscillant, crise d’ébullition, thermoélectricité dans les liquides, friction quantique, distribution électrique

    Énergie : caloduc oscillant, crise d’ébullition, thermoélectricité dans les liquides, friction quantique, distribution électrique

    Caloduc oscillant et crise d’ébullition Nous étudions la physique des oscillations de ménisques auto-entretenues[1] dans les capillaires qui se produisent dans les caloducs oscillants[2] afin de permettre son utilisation industrielle à grande échelle. Il s’agit d’un nouveau dispositif utilisé pour la gestion thermique des émetteurs de chaleur tels que la microélectronique de puissance utilisée par…

  • Matière active

    Matière active

    Nos travaux sur la matière active restent à la pointe de l’évolution encore rapide du domaine. Nos principaux axes de recherche sont : i) la construction et l’analyse de modèles et de théories minimales décrivant la physique générique et universelle des systèmes actifs, c’est-à-dire les propriétés quantitatives et qualitatives qui sont indépendantes des détails du…

  • Rupture des solides désordonnés

    Les solides désordonnés sont omniprésents dans notre vie quotidienne, qu’il s’agisse de vitres ordinaires ou de matériaux granulaires. Ils jouent un rôle si important que les Nations Unies ont déclaré que 2022 était l’année internationale du verre (IYOG2022). Mieux comprendre la fracture des solides désordonnés est également une préoccupation majeure de notre groupe. La complexité…

  • Solides désordonnés : verres autour de Tg ou Pg

    Solides désordonnés : verres autour de Tg ou Pg

    Les verres sont omniprésents dans notre vie quotidienne, qu’il s’agisse de simples vitres ou de matériaux granulaires. Ce qui les unit, c’est leur nature insaisissable : leur structure désordonnée est celle des liquides mais leurs propriétés mécaniques sont celles des solides. La question de savoir s’il s’agit simplement de liquides hyper-visqueux ou d’un état intrinsèque…

  • Turbulence et écoulements Géophysiques

    Turbulence et écoulements Géophysiques

    La compréhension de la dynamique des écoulements turbulents reste un défi majeur pour physique dite « hors équilibre ». Ces écoulements, qui sont utilisés pour de multiples applications industrielles, jouent un rôle prépondérant dans de nombreux phénomènes naturels. Les recherches menées au SPHYNX visent à caractériser les transferts énergétiques entre les différentes échelles de l’écoulement, depuis les…

  • Vers un qubit fermio-bosonique

    Vers un qubit fermio-bosonique

    Pour améliorer la résilience des circuits supraconducteurs face au bruit ambiant, nous nous concentrons sur la recherche de qubits protégés robustes. Nous voulons utiliser le degré de liberté fermionique des états d’Andreev qui a longtemps été négligé dans les circuits Josephson. Jusqu’à présent, nous avons exploré la physique d’Andreev dans les liens faibles supraconducteurs inclus…