Quentin Gravelier, ingénieur au sein du service TEAM du LAAS-CNRS et en collaboration avec la société RIBER, mène un programme de recherche et développement visant à concevoir un nouveau système d’épitaxie par jets moléculaire cryogénique (EJM). Ce programme est dirigé dans le cadre du laboratoire commun EpiCentre.

Cette collaboration a abouti à la conception d’un système innovant, appelé Chambre Supra, spécialement conçu pour permettre la croissance de couches cristallines à très basse température, tout en conservant les exigences de qualité cristalline et d’homogénéité associées aux procédés EJM standard.

L’un des principaux défis technologiques de ce projet était la capacité à maintenir la température du substrat en dessous de 100 K tout en assurant sa rotation continue. Cette rotation est essentielle pour garantir l’homogénéité de l’épaisseur à l’échelle du wafer et ainsi valider les standards industriels.

Fin 2022, après deux années de développement intensif, le premier prototype de la Chambre Supra a été installé et mis en service au LAAS-CNRS.

Équipé de trois cellules d’effusion Knudsen, ce prototype est actuellement le premier système EJM au monde capable de réaliser une croissance épitaxiale à des températures cryogéniques aussi basses, avec rotation du substrat. Pendant la croissance, la température du substrat est maintenue en dessous de 100 K pendant plus de trois heures, et diverses optimisations visant à prolonger cette durée à 12 heures sont actuellement en cours de développement.

Cette avancée technologique ouvre déjà de nouvelles perspectives pour la fabrication de matériaux supraconducteurs aux propriétés quantiques inédites, notamment dans les domaines de l’optoélectronique, de la spintronique et des dispositifs quantiques.

Plusieurs projets de recherche soutenus par l’ANR et le programme PEPR Technologies Quantiques ont déjà démarré grâce aux performances uniques de cet équipement innovant.

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