STAGE Etude de Jonctions Josephson à haute Tc pour des applications THz

Les supraconducteurs à haute température critique, tel le composé YBa2Cu3O7 (YBCO), présentent de nombreux avantages pour des applications dans le domaine de l’électronique et de la photonique, qui peuvent être aujourd’hui exploités grâce aux progrès récents de la cryogénie, aujourd’hui compacte et peu gourmande en énergie. Parmi ces avantages, on notera des pertes très faibles au moins jusqu’à des fréquences de quelques THz, et la possibilité d’utiliser les propriétés de cohérence quantique à grande échelle, en particulier au travers de l’effet Josephson. Celui-ci décrit le couplage entre deux réservoirs supraconducteurs séparés par un lien faible de quelques nanomètres ou dizaines de nanomètres de long. On montre que dans de telles « Jonctions Josephson (JJ)», la phase de la fonction d’onde quantique qui décrit les électrons supraconducteurs peut-être contrôlée au moyen de paramètres externes comme un champ magnétique par exemple. L’électrodynamique des supraconducteurs, et des JJ en particulier, est très riche, et permet de réaliser des fonctions très intéressantes dans le domaine de l’électronique et de la photonique.
Dans ce projet, nous nous intéresserons aux « méta-matériaux »[1], un assemblage de « méta-atomes » dont les propriétés électrodynamiques peuvent être contrôlées, avec parfois des spécificités que l’on ne trouve pas dans la nature. Ces méta-matériaux ont donc eux-mêmes des propriétés électromagnétiques surprenantes, comme un indice de réfraction négatif par exemple. La possibilité de réaliser des méta-matériaux, ou plus exactement des méta-surfaces avec des supraconducteurs et des JJ ouvre la voie à la réalisation de systèmes photoniques originaux dans le domaine THz, ayant de faibles pertes comparés aux métaux standard, et dont les propriétés de transmission, réflexion et même absorption peuvent être contrôlées [2].