Topic description
Ce projet de thèse, mené à l'Institut Néel en collaboration avec le CEA, vise à étudier par microscopie électronique en transmission (TEM) à haute résolution les nanostructures InAs/Sn et InAs/ZnTe, développées pour des jonctions Josephson ajustables dans les dispositifs quantiques. Actuellement, les processeurs quantiques souffrent de faibles temps de cohérence en raison de la qualité des interfaces et des matériaux, en particulier de la présence d'un oxide amorphe dans la junction. Pour remédier ce défis, des nanostructures d'InAs recouvertes de Sn avec et sans barrières tunnel ZnTe sont développées pour fabriquer des junction Josephsons ajustables. Cependant, les mécanismes gouvernant la croissance de Sn et de ZnTe sur l'InAs restent peu étudiés. L'objectif de cette thèse est de caractériser la structure atomique et chimique des interfaces mentionnées ci-dessus, d'analyser l'impact de la formation de couches interfaciales (comme InTe), et d'optimiser les conditions de croissance (vitesse de dépôt, température) pour améliorer les performances des jonctions Josephson. La méthodologie combine TEM, analyse de phase géométrique (GPA), analyse chimique (EDX) et modélisation de la croissance. Des expériences en 4D-STEM couplé à la ptychographie électronique peuvent nous renseigner d'avantage sur la distribution des éléments chimique et les contraintes en 3D autour des interfaces dans ces structures. Les résultats attendus incluent une meilleure compréhension des mécanismes de croissance de Sn et ZnTe sur InAs, l'identification des conditions optimales pour minimiser les défauts et optimiser la distribution des contraintes, ouvrant la voie à des dispositifs quantiques plus stables et performants.
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This thesis project, conducted at the Institut Néel in collaboration with the CEA, aims to study InAs/Sn and InAs/ZnTe nanostructures—developed for tunable Josephson junctions in quantum devices—using high-resolution transmission electron microscopy (TEM). Currently, quantum processors suffer from short coherence times due to the quality of the interfaces and materials, particularly the presence of an amorphous oxide in the junction. To address this challenge, InAs nanostructures coated with Sn, with and without ZnTe tunnel barriers, are being developed to fabricate tunable Josephson junctions. However, the mechanisms governing the growth of Sn and ZnTe on InAs remain poorly understood. The objective of this thesis is to characterize the atomic and chemical structure of the aforementioned interfaces, analyze the impact of interfacial layer formation (such as InTe), and optimize growth conditions (deposition rate, temperature) to improve the performance of Josephson junctions. The methodology combines TEM, geometric phase analysis (GPA), chemical analysis (EDX), and growth modeling. Experiments using 4D-STEM coupled with electron ptychography can provide further insight into the distribution of chemical elements and 3D strain around the interfaces in these structures. The expected results include a better understanding of the growth mechanisms of Sn and ZnTe on InAs, the identification of optimal conditions for minimizing defects and optimize strain distribution, paving the way for more stable and high-performance quantum devices.
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Début de la thèse : 01/10/
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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