La réalisation de qubits de spin à partir de boites quantiques semiconductrices est activement explorée pour la mise au point de processeurs quantiques. S’appuyant sur les procédés de fabrication éprouvés de l'industrie microélectronique, cette technologie offrirait un passage à l’échelle plus rapide que d’autres technologies concurrentes. Récemment, des qubits directement dérivés de plateformes industrielles ont été démontrés, par exemple en technologie FDSOI au CEA-Leti ou sur technologie FinFET à Intel. Cependant, ces dernières souffrent de la présence d'une interface Si/SiO2 au plus proche des qubits, source d’un important désordre électrostatique.
Une alternative consiste à utiliser des hétérostructures semiconductrices à base d'empilements de Ge/SiGe. Cela permet le confinement des charges entre des interfaces cristallines, réduisant ainsi drastiquement l’impact du désordre électrostatique sur les qubits. De plus, la faible masse effective des porteurs dans le Ge permet de travailler avec des dimensions plus relâchées, et le fort couplage spin-orbite offre un moyen de manipuler les spins sans intégration d'éléments externes de contrôle.
La thèse portera sur le développement d'une filière quantique au CEA-Leti basée sur ces hétérostructures Ge/SiGe. Un premier axe de travail consistera à fabriquer sur coupons des structures de test de type barre de Hall et effectuer des mesures de mobilité à basse température pour optimiser la qualité des substrats et des matériaux utilisés dans les empilements de grilles.
En parallèle, une filière sur substrats 200mm reposant sur de la lithographie eBeam sera progressivement mise en place pour la fabrication de réseaux uni- et bidimensionnels de boîtes quantiques.
Le travail de thèse se fera en collaboration étroite entre les équipes des salles blanches du CEA-Leti et les équipes de physique du CEA-Irig.