Dans le cadre de l'appel à projets du programme ECONET 2008, plusieurs laboratoires ont le projet de collaborer dans le domaine de la supraconductivité. Leurs recherches conjointes permettront d'avoir une meilleure connaissance des phénomènes et de leurs moyens d'application.

Les applications cryogéniques des supraconducteurs concernent un domaine potentiellement extrêmement vaste de l'électronique ultra rapide (GHz au THz) allant de l'imagerie pour le biomédical ou la surveillance climatologiquee à la télé-observation, sans oublier la télétransmission et la radio-astronomie. Dans ce dernier domaine l'apport de ces dispositifs est d'ores et déjà considérable pour l'étude de la matière noire par exemple. Ces dispositifs utilisent en général les propriétés de supraconductivité faible que l'on observe grâce à des jonctions (intrinsèques, supra/isolant/supra, rampe ...) qui en raison de leurs propriétés physiques permettent des réponses à très haute fréquence.

Dans un autre type d'applications, on peut utiliser l'extrême rapidité des phénomènes de transport dans les supraconducteurs pour réaliser des détecteurs ultrasensibles et ultrarapides comme les bolomètres à électrons chauds (HEB) ou les mélangeurs THz. Ces dispositifs sont composés de ponts nanostructurés à l'échelle nanométrique associés à une ligne et une antenne réceptrice intégrée sur le dispositif. Les applications des jonctions ou des bolomètres utilisent actuellement des supraconducteurs de basse température critique (bas Tc) , comme par exemple les structures en NbN (Tc = 16 K) élaborées par J.C. Villegier, partenaire du projet. Il serait très intéressant de pouvoir utiliser des supraconducteurs de plus haute Tc qui permettraient une cryogénie plus aisée et moins coûteuse.

Les supraconducteurs de très haute température critique (VHTS) sont constitués des familles HBCCO et TBCCO dont les températures critiques culminent respectivement à 130 K et 125 K. Ces composés sont (surtout HBCCO) très peu étudiés en comparaison d'YBCO (Tc = 90 K) en raison de leur difficulté de mise en oeuvre liée à la volatilité du mercure ou du thallium et à la toxicité de ces éléments à l'état libre. Il en résulte que très peu de groupes ont été assez tenaces pour réussir l'élaboration de jonctions performantes à base de HBCCO ou de TBCCO. Ceci requiert un effort soutenu dans le domaine des matériaux pour atteindre le seuil de connaissances nécessaire à l'élaboration de films nanostructurés pour applications bolométriques ou de mélangeurs. C'est l'objectif de ce projet.

Depuis plusieurs années, le Laboratoire de Cristallographie (LC) a noué des relations suivies avec l'Institut of Electrical Engeniering (IEE) de Bratislava (académie des sciences) dans le but d'étudier les films HBCCO. Grâce à un précédent programme Econet, les échanges ont été renforcés et une thèse en co-tutelle organisée (soutenance en 2006). Ce programme a aussi permis des études sur le système TBCCO en collaboration avec le LAIMAN d'Annecy et l'université Comenius de Bratislava. Dans les deux domaines, des progrès importants ont été réalisés qui nous rapprochent du seuil d'utilisation de ces films dans des dispositifs simples.
- En ce qui concerne HBCCO, la synthèse est mieux maîtrisée car des films épitaxiés, de composition reproductible, et présentant des motifs simples ont pu être obtenus récemment.
- Les conditions de thallination sont maintenant bien maîtrisées pour l'élaboration de films de Tl-1223 de densité de courant critique (Jc) dépassant 1 MA/cm2 et atteignant dans certains cas 2.5 MA/cm2 à 77 K (en champ propre) ce qui constitue un record.
- Les synthèses se font actuellement en ampoules scellées avec des dimensions forcément réduites. Or nous avons montré que la synthèse des HBCCO et TBCCO se faisait par phase vapeur, ceci devrait permettre d'augmenter la surface couverte de façon significative assez simplement.
- La compilation des connaissances des groupes LC et LAIMAN sur ces deux systèmes prouve que la croissance de ces phases se heurte à un problème de cinétique lié à leur très forte anisotropie structurale. Quelques pistes pour les contourner ont été suggérées.

Au delà de ces résultats scientifiques intangibles, les groupes de Grenoble, Annecy et Bratislava ont développé des affinités et des complémentarités qu'ils veulent exploiter dans le projet Films nano structurés de HBCCO ou TBCCO pour applications en électronique ultrarapide qui peut se résumer en trois parties :
- Recherche sur la structuration de films de HBCCO et TBCCO ;
- Conception de dispositifs adaptés aux HBCCO et TBCCO et mesures des propriétés de ces structures ;
- Recherches de méthodes de transformation alternatives.

Le groupe de collaboration est constitué par : LC-CNRS Grenoble, IEE-Bratislava, LAIMAN-Annecy compétent dans l'élaboration du matériau, du groupe de J.C. Villegier (LCP), spécialiste au CEA des films minces et de leur nano-structuration et du groupe Single Photon Detector (SPD) à la Moscow State Pedagogical University dirigé par le professeur G. Gol'stman, inventeur du concept de récepteur HEB et leader dans le domaine de la caractérisation des nanostructures destinées aux HEB.

Contact :
- Karol FROHLICH, Directeur de l'Institute of Electrical Engineering de l'Académie Slovaque des Siences - email : frohlich@savba.sk
- http://www.elu.sav.sk
- http://www.elu.sav.sk/index_en.html
Source : Karol FROHLICH

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/52983.htm
Cette information est un extrait du BE Slovaquie n° 5 du 13/02/2008 rédigé par l'ADIT. Les Bulletins Electroniques (BE) sont un service ADIT et sont accessibles gratuitement sur www.bulletins-electroniques.com