Réflectométrie radio-fréquence de dopants et boîtes quantiques couplés dans le silicium

par Anthony Amisse

Projet de thèse en Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Sous la direction de Xavier Jehl et de Louis Hutin.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec PHotonique, ELectronique et Ingéniérie QuantiqueS (laboratoire) depuis le 25-10-2016 .


  • Résumé

    Nous concevons, fabriquons et mesurons à basse température des transistors nanofils dans lesquels le transport électronique à travers le canal a lieu via un ou des dopants isolés. Nous avons aussi construit un dispositif de réfléctométrie radio-fréquence qui permet de sonder l'état de charge du canal, même dans le cas d'une transition interne qui ne donne pas lieu à du courant drain-source. Durant cette thèse nous utiliserons cette expérience pour lire et manipuler la charge et le spin dans des échantillons dédiés qui comportent plusieurs 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 de spin. Ce travail sera mené en étroite collaboration avec le LETI, pour le design et la fabrication des échantillons sur leur plate-forme SOI CMOS 300mm. La co-intégration d'électronique CMOS conventionnelle sera aussi menée puisqu'elle ouvre des opportunités pour l'intégration et le « scaling » avec les bits quantiques silicium.

  • Titre traduit

    Dual-channel radio-frequency reflectometry on coupled quantum dots and dopants in silicon


  • Résumé

    We design and fabricate silicon nanowire transistors in which transport at low temperature occurs through a single or two coupled dopants, or through the first electrons or holes of coupled quantum dots. We also built a dual-channel radio-frequency reflectometry setup which allows to probe very small changes in the charge state of these devices, including internal transitions between two dopants or dots which are not detectable by direct transport measurements. During this PhD we will use this original setup to investigate charge and spin effects in new samples fabricated for that purpose, which feature several gates. We aim at controlling the charge and spin state of the system, for applications such as electron pumps used in the quantum metrology of the ampere (for the charge) or spin quantum bits. The work will include strong collaboration with Leti for the design of samples (geometry, process) prior to their fabrication on Leti's 300mm facility. Following the recent demonstration of on-chip signal generation at low temperature, cryogenic operation of conventional CMOS circuits will also be investigated, as it offers exciting opportunities for up-scaling of solid-state silicon qubits.