Thèse soutenue le 13 juillet 2012 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Nanoélectronique et Nanotechnologie

Résumé :
L’avenir des nouvelles caméras embarquées pour l’astrophysique spatiale semble passer par un accroissement du nombre de pixels et un fonctionnement à très basse température (en dessous de 0,1 K). Avec cette évolution, le nombre important de fils en sortie du détecteur refroidi représente souvent la charge thermique prédominante sur la source froide (cryostat). Dans ce contexte, l’isolation thermique entre les différents circuits de détection est un point crucial pour ces​ caméras. Une brique technologique innovante a été développée pour apporter une solution présentant une excellente conduction électrique couplée à une grande isolation thermique. Cette innovation, protégée par un brevet, permet de résoudre cet apparent paradoxe. La solution proposée consiste en l’empilement d’un grand nombre de couches minces de matériaux supraconducteurs dans les interconnexions. La résistance thermique à chaque interface est dépendante des propriétés élastiques des matériaux, de la qualité des interfaces et de la température à laquelle le système fonctionne. A très basse température, le modèle AMM, couplé aux mesures des caractéristiques des matériaux composants la multicouche, permettent une estimation théorique de la résistance thermique pour une interface. Les mesures effectuées avec les liaisons supraconductrices à forte résistivité thermique concordent avec les estimations théoriques. Nous avons ainsi pu mesurer des résistances thermiques de l’ordre de 3,3x10⁵ K/W à 200 mK pour une multicouche composée d’une succession (62 interfaces) de couches minces de nitrure de titane et de niobium sur une surface de 16 mm². Dans les conditions d’utilisation prévues pour une caméra rayons X de 4000 pixels micro calorimétriques, l’utilisation de cette brique technologique devrait assurer une charge thermique sur la source froide (à 50 mK) très inférieure au μW pour plus de 8000 points de contact. Ce dispositif pourra être utilisé à l’avenir dans nombre de projets cryogéniques, lorsqu’une excellente isolation thermique associée à une excellente conduction électrique sera recherchée.

Jury :
Président : Jumana Boussey
Rapporteur : Daniel Bouchier
Rapporteur : Jean-Paul Maneval
Examinateur : Philippe Djemia
Examinateur : Louis Dumoulin
Examinateur : Stéphanie Pouget
Directeur de thèse : Claude Pigot
Co-directeur de thèse : Jean-Claude Villégier

Mots clés :
Résistance thermique, Supraconducteurs, Phonon, Multicouche, Modèle AMM, Nitrure de titan, Niobium

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