Réseaux de SQUIDs à haute température critique pour applications dans le domaine des récepteurs hyperfréquences

HTC SQUID networks for microwave applications

• Auteur / Autrice : Eliana Recoba Pawlowski
• Direction : Jérôme Lesueur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 28/05/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Albert Fert (Palaiseau, Essonne ; 1995-....) - Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (Paris ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Myriam Pannetier-Lecœur
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Lesueur, Myriam Pannetier-Lecœur, Laurence Méchin, Pierre Bernstein, Frédéric Nguyen Van Dau, Sophie Djordjevic, Pascal Febvre
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurence Méchin, Pierre Bernstein

Mots clés

Mots clés contrôlés

Supraconductivité

Josephson, Jonctions

Détecteurs de microondes

Cryoélectronique

Squids

Mots clés libres

SQIF

SQUID

Hyperfréquence

Détection de champ magnétique

Jonctions Josephson irradiées

SQIF

SQUID

Microwave

Magnetic field detection

Irradiated Josephson junctions

Superconductivity

Résumé

Les circuits à base de jonctions Josephson comme les filtres à interférences quantiques, nommés SQIF (Superconducting Quantum Interference Filter), sont des capteurs très sensibles au champ magnétique. Les éléments de base d’un tel circuit sont les SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). Aussi performants dans la détection de champ magnétique, ces derniers ne permettent pas de réaliser des mesures absolues. De plus, la nécessité d’un asservissement par une boucle à verrouillage de flux limite la bande de fréquence d’utilisation. Les SQIF n’ont pas cette limitation et permettent les mesures absolues de champ magnétique. Leur capacité à combiner une taille compacte, une très bonne sensibilité et une large bande fréquentielle d’utilisation fait de ces capteurs des sérieux concurrents aux antennes classiques. Des mesures expérimentales avec des SQIF HTS faits par la technologie de jonctions irradiées montrent qu’il est possible de réaliser la détection de signaux radiofréquence jusqu’au moins 5 GHz en configuration de champ proche et en environnement non magnétiquement blindé. Afin de réaliser l’adaptation d’impédance et améliorer les caractéristiques DC de ces capteurs, différentes géométries de réseau sont étudiées. L’étude permet de définir les paramètres d’importance dans la conception de circuits SQIF afin de réaliser des détecteurs radiofréquence performants.

Superconducting Quantum Interference Filters (SQIF) are Josephson circuits very sensitive to magnetic field. They are made of arrays of SQUIDs (Superconducting QUantum Interference Devices). The latter, when operated alone, doesn’t allows absolute magnetic field measurements and have to be used with a flux locked loop, which limits the frequency band of operation. SQIFs doesn’t have such limitations and they offer the possibility to combine compactness, sensitivity and wide band of frequency at the same time. Because of this, SQIFs are serious concurrents to classical antennas in microwave applications. Experimental measurements made with HTS SQIFs and irradiated Josephson junctions shows that it is possible to detect microwave signals up to 5 GHz in an unshielded environment, and near field configuration. To perform better detection, it is important to match impedance of circuits. In the goal to do this and to improve DC characteristics, different network geometries are studied. At the end this study allows to define which parameters are important in the design of SQIF circuits for microwave detection.