Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies - Campus de Marcoussis
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Actualités du LPN
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Des cryo-HEMTs réalisés au LPN comblent un manque en électronique de lecture (juin 2015)

Une étude à long terme a été entreprise au CNRS/LPN pour combler le manque des FETs (Field-Effect Transistors) performants pour l'électronique de lecture à condition cryogénique dans le domaine de haute impédance, de basse consommation et de basse fréquence, et pour répondre aux besoins de diverses expériences allant de l'astrophysique à la physique mésoscopique. Des progrès significatifs ont été accomplis. Le CNRS/LPN est désormais capable de réaliser des cryo-HEMTs (High Electron Mobility Transistors) à ultra bas bruit fonctionnant à basse fréquence et à basse température de 77 K à 4.2 K, voire plus basse. Nous pouvons offrir des cryo-HEMTs spécifiques selon les besoins dans diverses expériences.

Les cryo-HEMTs, avec une capacité en entrée de 92 pF et une consommation de 100µW à 4.2 K, montrent des niveaux de bruit équivalent en entrée en tension de 6 nV/√Hz @ 1 Hz et en courant de 20 aA/√Hz @ 1 Hz; et un bruit blanc de 0.2 nV/√Hz [Appl. Phys. Lett. 105, 13504 (2014)]. Ces cryo-HEMTs ont été sélectionnés pour les expériences SuperCDMS et Edelweiss-III pour la lecture d'ionisation dans la détection à condition cryogénique de la Matière Noire. Soixante neuf cryo-HEMTs de test ont été fournis pour ces deux expériences.

Les cryo-HEMTs, avec une capacité en entrée d'environ 3.5 pF et une consommation de 100 µW à 4.2 K, ont des niveaux de bruits équivalents en entrée en tension et en courant de 1 nV/√Hz et 0.1 fA/√Hz @ 1 kHz, respectivement; et un bruit blanc en tension d'environ de 0.2 nV/√Hz. Ces cryo-HEMTs ont permis de réaliser une cryoélectronique performante pour effectuer de nouvelles expériences en physique mésoscopique, par exemple, la limite quantique du courant de chaleur [Science 342, 601 (2013)] et l'étude temporelle de la fractionalisation d'un électron par l'expérience Hong-Ou-Mandel [Nature Commun. 6, 7854 (2015)].

En plus de cette utilisation dans des laboratoires académiques, nos cryo-HEMTs sont aussi utilisés par une entreprise allemande, Stahl Electronics, pour réaliser l'électronique cryogénique pour divers instruments scientifiques.

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Yong Jin


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