Soutenance de thèse – Sarah Menouni

Sarah Menouni soutiendra sa thèse intitulée : « Amélioration des dispositifs Josephson haute-Tc: meilleure reproductibilité et nouvelle voie vers l’accordabilité«  le Jeudi 19 juin 2025 à 10h00, à l’Auditorium TRT.

Résumé :
La nanostructuration des matériaux supraconducteurs permet la fabrication de jonctions Josephson, briques de base pour des dispositifs basés sur l’interférence quantique pour l’électronique et le traitement de signaux, tels que les SQIF (Superconducting Quantum Interference Filters) qui sont des réseaux de jonctions Josephson. Une jonction Josephson est formée par deux électrodes supraconductrices séparées par une fine barrière non supraconductrice. Les dispositifs à base de jonctions Josephson exploitent alors leur sensibilité à la différence de phase entre les fonctions d’ondes supraconductrices des deux électrodes, modulable par des stimuli externes, notamment des champs magnétiques.

Cette thèse se concentre sur la réalisation de jonctions Josephson et de SQIFs à base d’un matériau à haute température critique, le YBa₂Cu₃O_7-x (YBCO). Contrairement aux dispositifs à base de jonctions Josephson classiques, fabriqués avec des matériaux à basse température critique nécessitant un refroidissement proche du zéro absolu, l’utilisation de l’YBCO permet une réduction significative de la consommation énergétique et de l’encombrement, facilitant ainsi leur intégration dans des systèmes embarqués.

Un premier objectif de cette thèse vise en particulier le développement de dispositifs de jonctions Josephson et de SQIFs en nanostructurant l’YBCO grâce à la technique d’irradiation ionique, avec comme enjeu majeur l’amélioration de l’uniformité des jonctions, cruciale pour les performances des SQIFs. Des modifications dans le procédé de fabrication sont apportées et étudiées, visant en particulier une amélioration de l’évacuation des charges pouvant s’accumuler lors de différentes étapes du procédé. Une étude de l’effet d’un recuit post-fabrication est ensuite menée. Il a été démontré en effet que les propriétés des jonctions Josephson sont modifiées lorsque ces dernières sont recuites, permettant d’homogénéiser une série de jonctions.

Enfin, nous avons exploré le développement d’un nouveau type de jonction Josephson, basée sur une réaction redox entre un métal et l’YBCO, exploitant la sensibilité de l’YBCO à son contenu en oxygène. L’oxydation du métal entraîne une réduction locale de l’YBCO, formant une barrière. On montre qu’un effet Josephson est présent dans ces jonctions. Ces nouvelles jonctions « redox » offrent des perspectives prometteuses pour la réalisation de jonctions Josephson accordables, dont l’état pourrait être modulé par des stimuli extérieurs par l’ajout d’une grille électrique.