Recherche Avancée

Thèse soutenue

Recherche d'un transistor supraconducteur à effet de champ pour la photodétection

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Auteur / Autrice : Axel Jäger
Direction : Jean Chilo
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Optique, optoélectronique et micro-ondes
Date : Soutenance en 1993
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

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Résumé

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Cette these presente le procede de realisation et la caracterisation de transistors supraconducteurs a effet de champ electrique dont les canaux sont formes d'une multicouche (comportant une ou plusieurs bi-couches d'ybacuo(3 nm)/prbacuo(3 nm)) et sont recouverts par une couche dielectrique de sio#2 et par une electrode de grille en or. Pour ce faire, un groupe de depot par pulverisation equipe de cathodes magnetron planes et creuses a ete installe et mis au point. L'optimisation des parametres de depot d'ybacuo et de prbacuo a permis d'elaborer des films tres minces (d'epaisseur aussi fine que le parametre de maille (1,2 nm)) de qualite epitaxiale sur des substrats de mgo (250 m). L'etude de films de mgo et de sio#2 a ete realisee dans le but d'elaborer des dielectriques compatibles avec les films ultra-minces d'ybacuo. La maitrise du procede de depot de films de sio#2 a permis de realiser et de caracteriser des transistors a effet de champ, possedant un canal forme d'un nombre de couches variable. Les mesures statiques effectuees sur des canaux de 1 mm1,5 mm revelent des effets de champ sur la resistance (dr/r) de 10 a 50% en fonction de la temperature. De plus, il est demontre dans ce travail, que l'effet de champ provoque des variations du courant critique de l'ordre de 8%. Les mesures dynamiques realisees avec des transistors ayant des canaux de dimensions plus etroites (50 m60 m) sont presentees en accord avec des modeles developpes. Les frequences de coupure et les gains deduits de ces mesures sont suffisamment eleves pour envisager la realisation de transistors pour differentes applications. Les transistors elabores jusqu'a present peuvent etre utilises pour la realisation d'amplificateurs a basse frequence (quelques khz). Les mesures de detection optique, sous champ electrique, ont montre des effets de transfert de charge et une sensibilite optique elevee, qui rendent possible la realisation d'un phototransistor supraconducteur. Ce nouveau principe de photodetecteur repose sur la grande sensibilite des transistors a effet de champ aux variations du nombre de porteurs (piegeage, depiegeage) dans le canal. Ces variations peuvent etre induites par une irradiation optique. Ainsi, on a pu mesurer des temps de reponse optique rapides (1<1 s) et des sensibilites superieures a celles obtenues avec des films supraconducteurs ybacuo sans application de champ