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Jehl, Xavier

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Works: 6 works in 6 publications in 2 languages and 10 library holdings
Roles: Thesis advisor, Opponent, Other
Publication Timeline
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Most widely held works by Xavier Jehl
Gate-based high fidelity spin readout in a CMOS device by Matias Urdampilleta( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Electrically driven electron spin resonance mediated by spin-valley-orbit coupling in a silicon quantum dot by Andrea Corna( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La génération de courant quantifié par des dispositifs en silicium pour la métrologie quantique by Paul Clapera( )

1 edition published in 2015 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Les pompes à électrons ont été très étudiées et fabriquées par le monde scientifique. Elles génèrent un courant continu proportionnel à une fréquence très bien contrôlée en métrologie. Dans ce contexte métrologique, des principes et matériaux divers comme la pompe en GaAs ou Silicium ou encore le tourniquet supraconducteur ont marqué les avancées. Bien que les courants générés sont toujours plus grands et précis, les exigences fixées pour la métrologie sont difficiles à atteindre et pour l'heure aucune pompe à électrons ne peut être utilisable pour la mise en pratique du futur ampère quantique qui sera probablement défini dans quelques années.Par ailleurs, des chercheurs ont créé des circuits associant des transistors FETs (transistors à effet de champ) et des transistors SETs (transistors mono-électroniques), notamment dans une optique d'une électronique très basse consommation.Cette thèse apporte une contribution nouvelle dans ces deux domaines : une nouvelle pompe à électrons en silicium a été développée, et une co-intégration de circuit CMOS classique avec un dispositif de nanoélectronique quantique a été démontré.Notre pompe à électrons repose sur le principe de deux barrières tunnel réglables et d'un îlot central. Au travers de la modulation des barrières à la fréquence f, la charge électrostatique de l'îlot central est contrôlée, un courant continu I=ef est généré; et ceci même avec une tension nulle aux bornes de la pompe. Nos pompes à électrons utilisent la technologie nanofils silicium-sur-isolant développée par le CEA-LETI. Le nanofil est recouvert de deux grilles (2 MOSFETs en série) pour les barrières réglables, et un îlot de Coulomb métallique de petite taille est « isolé » entre ces deux transistors. Nos échantillons à 100mK nous ont permis de montrer que nous étions capables de contrôler adiabatiquement l'état de charge de l'îlot quantique et de générer des courants quantifiés jusqu'à 900MHz. Nous avons aussi fabriqué les premières pompes à électrons en lithographique optique uniquement, avec pour ces dernières une fréquence maximale de pompage de 300MHz.Notre technologie de fabrication de SETs à grande échelle repose sur une réduction des tailles. Ces techniques n'ont que très rarement été couplées avec des circuits CMOS conventionnels mais fonctionnant à basse température. L'intérêt d'une telle co-intégration est grand dans le domaine de l'information quantique: la mise en place de beaucoup de qubits couplés pourrait nécessiter des circuits « annexes » réalisés en CMOS classique mais cryogénique.Nous avons conçu et fabriqué avec le LETI-DACLE un circuit co-intégrant un circuit oscillant composé de FETs de grandes dimensions et un circuit nanoscopique composé de SETs. Un circuit d'essai comprenant une pompe à électrons pilotée sur la puce par un circuit oscillant a été réalisé et mesuré à basse température.Nos résultats montrent que les circuits oscillants basés sur des oscillateurs en anneaux pour des applications à 300K restent fonctionnels jusqu'à 1K, malgré une très faible baisse de la fréquence d'oscillation. En parallèle, nous avons par la mesure de courant de rectification sur le dispositif nanoscopique mis en évidence que la cohabitation entre circuit FET et SET était réalisable et qu'il est possible d'imaginer un circuit complexe pour réaliser une pompe à électrons et son électronique associée sur une même puce.La conception de pompe à électrons par l'approche de la technologie SOI a montré sa viabilité, avec nos dispositifs potentiellement équivalents aux meilleures pompes crées jusqu'à présent. L'avantage du silicium et des techniques de fabrication modernes ont prouvé qu'il était possible de créer des circuits complexes alliant FET et SET pour des applications faisant intervenir des phénomènes quantiques. Ces travaux montrent le caractère prometteur de la co-intégration de circuits et ouvre la voie à de plus amples investigations dans la réalisation des pompes à électrons en silicium
Dynamique quantique dans un tourniquet à électrons basé sur une boîte quantique by David Van Zanten( )

1 edition published in 2015 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Le contrôle du nombre et de l'état quantique d'électrons individuels est un élément clé pour la construction d'applications innovantes comme les sources à un électron ou les standards métrologiques de courant. La difficulté d'atteindre la précision métrologique pour une source de courant alimente la recherche fondamentale sur le transport individuel d'électrons dans les structures mésoscopiques. Un candidat prometteur combine le concept de quantification de la charge dans un transistor à un électron et la bande interdite de la densité d'états d'électrodes supraconductrices. Le transport corrélé en temps d'électrons entre les électrodes supraconductrices est alors assuré par la densité d'états continue de l'ilot métallique central. Le grand nombre d'états électroniques disponibles dans l'ilot, bien que favorable en termes de couplage tunnel, a néanmoins deux conséquences importantes que sont les fluctuations thermiques et des processus parasites d'ordre supérieur, ce qui limite la performance de ces dispositifs. Dans ce contexte, nous explorons le transport de charges dans un tourniquet à électrons hybride basé sur une boîte quantique en lieu et place de l'ilot métallique. Les dispositifs sont réalisés par l'électromigration contrôlée de constrictions d'Aluminium précédée par le dépôt aléatoire de nano-particules d'or. Ce procédé in-situ (réalisé à 4 K) permet l'obtention de jonctions tunnel entre des électrodes supraconductrices d'aluminium et nano-particules d'or avec un taux de succès de l'ordre de 4%. Nous caractérisons le transport statique et en fréquence dans ces nanostructures par la mesure statique du courant à une température de 100 mK dans un environnement fortement filtré, mais néanmoins compatible avec l'électro-migration, d'un réfrigérateur à dilution. L'analyse des cartes de conductance en fonction des tensions drain-source et de grille révèle une énergie de charge très élevée de l'ordre de 10 meV et un écart entre niveaux discrets d'énergie de l'ordre de 1 meV. Par une étude détaillée de l'élargissement des pics de cohérence au seuil du blocage de Coulomb, nous montrons que le transport électronique est assuré par un niveau unique dans la boîte quantique. Bien que le couplage tunnel soit faible, le temps de vie d'un électron dans un niveau donné est dominé par l'hybridation des états électroniques entre les électrodes et la boîte quantique. En effet, les fluctuations thermiques et les processus inélastiques sont inopérants du fait du grand écart d'énergie entre niveaux et de la bande interdite supraconductrice dans les électrodes. L'observation de résonances sous le seuil imposé par le blocage de Coulomb est décrite par des processus de cotunneling de type paire de Cooper-électron. Lorsqu'un signal radio-fréquence de forme sinusoïdale ou carrée est ajouté à la tension de grille, un fonctionnement de tourniquet à électron est montré. Nous obtenons un courant quantifié jusqu'à une fréquence de 200 MHz, au delà de laquelle la précision se dégrade à cause d'évènements tunnel manqués. Le couplage à un niveau unique dans la boîte quantique est clairement démontré par l'apparition d'effets de transport tunnel inversé à grande tension drain-source ainsi que l'insensibilité à la température jusqu'à environ 300 mK. Enfin, nous observons une suppression systématique du courant uniquement à basse fréquence et avec un signal r.f. sinusoïdal. En accord avec une prédiction théorique, nous montrons que les effets tunnel manqués sont causés par un processus adiabatique au travers l'anti-croisement d'un niveau quantique sur la boîte quantique avec la densité d'états des électrodes supraconductrices. Nos expériences fournissent la première démonstration expérimentale de la répulsion de niveaux entre un niveau discret et un semi-continuum, illustrant ainsi l'évolution cohérente de nos tourniquets hybrides à électron dans un régime adiabatique
Couplage et dynamique de boîtes quantiques en technologie MOS silicium étudiés par réflectométrie radio-fréquence sur grille by Anthony Amisse( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Nous mesurons à très basse température des transistors nanofils silicium en technologie MOS dans lesquels le transport électronique à travers le canal a lieu via une ou des boîtes quantiques. Nous avons aussi construit un dispositif de réfléctométrie radio-fréquence qui permet de sonder l'état de charge et de spin d'un porteur de charge piégé dans une de ces boîtes, même dans le cas d'une transition de charge interne qui ne donne pas lieu à du courant drain-source. Nous utilisons ce dispositif pour lire la charge et le spin dans des échantillons dédiés qui comportent deux grilles. Cette tâche principale implique des mesures à basse température, sous champ magnétique, avec de faibles signaux. Le but est de contrôler l'état de charge et de spin pour deux applications différentes : les pompes à électrons pour la métrologie quantique de l'ampère et les bits quantiques, ou qubits, de spin.Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur les problématiques liées aux qubits de spin. En effet en 2016, notre laboratoire a réalisé le premier qubit de spin de trous dans des boîtes quantiques réalisées en technologie MOS silicium. Plus précisément, nous nous sommes penchés sur deux points essentiels du fonctionnement d'un tel qubit et, par extension, d'un réseau de qubits : le contrôle du couplage entre les boîtes quantiques et la lecture du spin.Dans un premier temps, nous avons regardé trois façons différentes d'agir sur le couplage : via la polarisation de la grille arrière ou via la polarisation d'une ligne métallique toutes deux capacitivement couplées au nanofil et enfin via une troisième boîte quantique. Les deux premières façons sont directement liés au design des dispositifs. La troisième façon est bien plus subtile. Nous avons montré que lorsque deux boîtes quantiques sont couplées via une troisième boîte, le couplage effectif entre les deux boîtes extérieures dépend fortement de l'état interne de la boîte centrale.Dans un deuxième temps, nous avons mis en place dans un cryostat une nouvelle façon de lire le spin d'un porteur via une sélectivité en énergie, impliquant des manipulations rapides sur les grilles. Après avoir monté et caractérisé les lignes nécessaires dans le cryostat, il a fallu configurer à la fois l'envoi et l'analyse de signaux pulsés. L'expérience est un succès à champ magnétique nul. Nous obtenons exactement ce à quoi nous nous attendons. Cela a permis de valider le dispositif expérimental. A champ magnétique non nul en revanche, les résultats obtenus sont non-triviaux, indiquant qu'effectivement le champ magnétique joue un rôle mais il a été difficile pointer avec exactitude un signal de spin.Ce travail a été mené en étroite collaboration avec le CEA-LETI, pour le design et la fabrication des échantillons sur leur plate-forme SOI (Silicon-On-Insulator) CMOS 300mm. Cette compatibilité de nos dispositifs avec des chaînes de production industrielles de microélectronique pourrait être un grand atout dans la quête de l'intégration à grande échelle de qubits
Two dimensional materials, nanoparticles and their heterostructures for nanoelectronics and spintronics by Louis Donald Mouafo Notemgnou( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Cette thèse porte sur l'étude du transport de charge et de spin dans les nanostructures 0D, 2D et les hétérostructures 2D-0D de Van der Waals (h-VdW). Les nanocristaux pérovskite de La0.67Sr0.33MnO3 ont révélé des magnétorésistances (MR) exceptionnelles à basse température résultant de l'aimantation de leur coquille indépendamment du coeur ferromagnétique. Les transistors à effet de champ à base de MoSe2 ont permis d'élucider les mécanismes d'injection de charge à l'interface metal/semiconducteur 2D. Une méthode de fabrication des h-VdW adaptés à l'électronique à un électron est rapportée et basée sur la croissance d'amas d'Al auto-organisés à la surface du graphene et du MoS2. La transparence des matériaux 2D au champ électrique permet de moduler efficacement l'état électrique des amas par la tension de grille arrière donnant lieu aux fonctionnalités de logique à un électron. Les dispositifs à base de graphene présentent des MR attribuées aux effets magnéto-Coulomb anisotropiques
 
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