Amplificateur faible bruit (LNA) en technologie SiGe HBT pour applications cryogéniques : conception, caractérisation et optimisation // SiGe HBT LNA for cryogenic applications: design, characterization and optimization

La course pour construire un ordinateur quantique s'intensifie ! Ces systèmes de pointe fonctionnent à des températures inférieures à 4 K pour préserver les états quantiques essentiels au calcul. Pour assurer un contrôle et une détection efficaces, les circuits électroniques conventionnels doivent fonctionner de manière fiable à des températures cryogéniques, à proximité immédiate du processeur quantique, réduisant ainsi la complexité des câblages et améliorant les performances. Au-delà de l'informatique quantique, d'autres domaines—tels que l'exploration spatiale, le calcul haute performance ou la physique des hautes énergies—nécessitent également des circuits capables de fonctionner en dessous de 100 K.
Au cours de cette thèse, vous effectuerez la caractérisation et la modélisation électriques en radiofréquence (RF) de transistors bipolaires à hétérojonction silicium-germanium (SiGe HBT) dans un environnement cryogénique, contribuant à une meilleure compréhension de leur comportement et optimisant leur potentiel pour des applications dans des conditions extrêmes. Les objectifs sont doubles :
1. Caractérisation et modélisation électriques en RF :
• Réaliser des mesures électriques en RF de SiGe HBT à température cryogénique.
• Développer des modèles précis pour décrire leur comportement dans des environnements cryogéniques.
2. Optimisation des amplificateurs à faible bruit (LNA) :
• Étudier le comportement à basse température des dispositifs passifs et actifs individuels composant un LNA.
• Optimiser la conception de ces LNAs pour des applications cryogéniques.

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The global race to build a quantum computer is heating up! These cutting-edge systems operate at temperatures below 4 K to preserve the delicate quantum states essential for computation. To achieve efficient control and detection, conventional electronic circuits must perform reliably at cryogenic temperatures, in close proximity to the quantum processor, thereby reducing wiring complexity and boosting performance. Beyond quantum computing, other domains—such as space exploration, high-performance computing, or high-energy physics—also require transistors capable of operating below 100 K.
During this phD, you will perform radiofrequency (RF) electrical characterization and modeling of Silicon-Germanium Heterojunction Bipolar Transistors in cryogenic environment, contributing to a deeper understanding of their behavior and optimizing their potential for extreme-condition applications. The objectives are twofold:
1.RF Electrical Characterization and Modeling:
•Conduct RF electrical measurements of SiGe HBTs at cryogenic temperatures.
•Develop accurate models to describe their behavior in cryogenic environments.
2.Optimization of Low-Noise Amplifiers (LNAs):
•Study the low-temperature behavior of individual passive and active devices composing an LNA.
•Optimize the design of low-noise amplifiers (LNAs) for cryogenic applications.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service des Composants pour le Calcul et la Connectivité
Laboratoire : Laboratoire des Transistors Avancés
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Electronique, Electrotechnique, Automatique, Traitement du Signal (EEATS)
Directeur de thèse : SILIGARIS Alexandre
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DSYS/STSF/LAIR

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Composants Silicium (LETI)
Service : Service des Composants pour le Calcul et la Connectivité

Master 2 physique des dispositifs, micro- et nanoélectronique, électronique RF