L2C - Laboratoire Charles Coulomb

Contrats de recherche

Contrat ANR-24-CE24-4830 TEASER : « Terahertz Amplifié par Emission Stimulée de Radiation Cyclotron issue de Polaritons de Landau » (2025-2028)

Ce projet, coordonné par F. Teppe (L2C), rassemble autour du L2C, le LNCMI (Grenoble), le CEA (Grenoble) et le MPQ (Paris). TEASER vise à réaliser l’amplification de l’émission cyclotron spontanée Térahertz (THz), ouvrant la voie à la création d’une diode laser à résonance cyclotron (CR) comblant enfin le gap THz. Récemment, les partenaires de TEASER ont démontré expérimentalement que, grâce à leurs propriétés relativistes, les fermions de Dirac bidimensionnels dans des puits quantiques de HgTe soumis à un champ magnétique perpendiculaire peuvent surmonter les processus de recombinaison non radiatifs et produire un rayonnement cyclotron intense dans la partie la plus inaccessible du spectre THz. Cette longueur d’onde d’émission spontanée est non seulement réglable avec le champ magnétique mais également avec la densité de porteurs, ce qui permet de l’ajuster avec une tension de grille tout en fixant le champ magnétique avec un aimant permanent. Le développement d’une diode laser à CR THz nécessite désormais l’amplification de cette émission spontanée. Pour atteindre cet objectif, TEASER propose une voie radicalement nouvelle basée sur les polaritons de Landau (LPs) créés par le couplage entre la CR et des modes de cavités THz. En effet, les LPs présentent une faible densité d’états, permettant des processus de diffusion stimulés par la population de polaritons dans l’état final et facilitant l’émission laser de polaritons sans nécessiter d’inversion de population. TEASER rassemble une expertise reconnue dans la croissance et le développement technologique des matériaux HgCdTe, la spectroscopie magnéto-optique THz/MIR, la spectroscopie d’émission de Landau et la théorie des polaritons de Landau. Les connaissances acquises dans le cadre de ce projet marqueront l’émergence d’un nouveau champ de recherche mené exclusivement par des équipes françaises, ouvrant la voie au développement d’une technologie THz de rupture avec une avance considérable sur la concurrence.

Projet Tremplin du CNRS : STEP « Électroluminescence THz Stimulée par des Polaritons de Landau (STEP) » (2024)

Ce projet, coordonné par F. Teppe (L2C), vise à soutenir l’émergence d’une recherche pionnière en vue d’une avancée significative dans le domaine des THz. L’amplification de l’émission cyclotron spontanée dans la gamme THz ouvrirait la voie à un laser à résonance cyclotron accordable, comblant ainsi le « gap THz ». Le L2C a récemment démontré expérimentalement que les fermions de Dirac bidimensionnels dans des puits quantiques de HgTe, soumis à un champ magnétique perpendiculaire, peuvent produire une intense radiation cyclotron THz. Pour amplifier cette émission spontanée, le L2C propose une approche radicalement nouvelle basée sur les polaritons de Landau, créés par le couplage entre la résonance cyclotron et les modes de cavité THz, afin de faciliter l’émission laser des polaritons sans avoir besoin d’une inversion de population. Le L2C a déjà obtenu des résultats expérimentaux prometteurs, qui nécessitent d’être validés pour fournir des arguments convaincants aux financeurs et soutenir cette recherche à haut risque mais à fort potentiel.

Projet Emergence de la région Occitanie : NITRO, « Nouveaux Isolants Topologiques en Région Occitanie » (2024-2027)

Ce projet, coordonné par B. Jouault (L2C), est dédié à l’étude de matériaux changeant de topologie sous sollicitation électrique, pour développer une nouvelle génération de composants électroniques, pouvant servir à la réalisation de qubits pour les technologies quantiques. NITRO s’inscrit ainsi dans la stratégie régionale de l’innovation (SRI), selon les axes 1 (matériaux intelligents) et 2 (big data) et aura un impact sur le défi clé portant sur les technologies quantiques. Il répond aussi aux défis du SRESRI en visant la preuve de concept technologique, en renforçant le partage des connaissances et l’excellence scientifique et en fédérant les acteurs occitans. Par ailleurs, le développement d’une électronique non dissipative d’énergie contribue au Pacte Vert. Socio-économiquement, NITRO préparera un doctorant aux futurs métiers des technologies du numérique, encouragera la mobilité internationale et contribuera à la sensibilisation des industriels occitans à ces nouvelles technologies.

Projet ANR-23-CE24-0022 Cantor : « Construction et manipulation d’isolants topologiques à partir d’hétérostructures III-V » (2023-2026)

Il s’agit d’un projet franco-allemand qui regroupe 2 laboratoires montpelliérains, le L2C et l’IES, et un laboratoire de l’Université de Würzburg. Côté français, ce projet est coordonné par B. Jouault (L2C). Les isolants topologiques (IT) sont un nouvel état de la matière, caractérisé par une masse isolante mais des états de surface ou de bord protégés par topologie. Parmi la grande quantité de matériaux IT, les hétérostructures composites de puits quantiques basées sur des matériaux semi-conducteurs III-V, c’est-à-dire InAs/GaSb, offrent une fonctionnalité de dispositif sans précédent en combinaison avec les routines avancées d’épitaxie et de fabrication de dispositifs des semi-conducteurs III-V. Ce projet propose donc tout d’abord de surmonter les principaux obstacles à l’observation de l’effet Hall quantique de spin (QSHE) dans ces matériaux, tels que le faible écart énergétique inhérent à ces structures asymétriques. Il vise aussi à créer une plateforme flexible pour l’étude des états topologiques 2D et 3D.

Contrat ANR-22-CE24-0022 VanaSiC : « Vanadium-doped epitaxial SiC for back-gated graphene devices » (2023-2027)

Coordonné par A. Michon (CRHEA, Valbonne), VanaSiC réunit 5 partenaires : le CRHEA, le C2N, le LNE, NovaSiC et le L2C. Ce projet vise à étudier les potentialités du carbure de silicium dopé vanadium pour la réalisation de nouveaux composants SiC. Pour démontrer la polyvalence du graphène sur SiC ainsi que la haute résistivité effective du SiC dopé Vanadium, le projet va se focaliser sur deux applications principales. La première application est l’étalon de résistance à effet Hall quantique. Sa réalisation avec du graphène couplé à une grille enterrée en SiC:V doit permettre de moduler la concentration de porteurs de charge et d’optimiser le fonctionnement des étalons avec une quantification précise, à des champs magnétiques faibles et des températures élevées. La deuxième application visée est celle des détecteurs d’ondes THz basés sur le G/SiC.

Contrat ANR-21-ESRE-0026 HYBAT : « Hybrid Antimonide Technologies » (2021-2029)

Il s’agit d’un contrat de type « Equipement Structurant de Recherche » (ESR) – EquipEx+, coordonné par E. Tournie (IES, Montpellier), F. Teppe (pour le CNRS) et A. Giani (pour la CTM-Montpellier). Les III-Sbs sont étudiés à UM depuis des décennies, avec un focus sur l’optoélectronique MIR, et que l’IES est « le » pôle français reconnu en optoélectronique III-Sbs, qui compte parmi les grands leaders mondiaux. En 2011, l’IES a obtenu l’EquipEx “EXTRA”: Excellence Center on Antimonides (4.2 M€), qui en 2018 a débouché sur une maturation CNRS-SATT de la technologie QCL. Le contrat HYBAT a pour but de réussir à finaliser ce transfert de technologie, mais aussi de continuer sur des axes récents et de se ressourcer sur de nouveaux matériaux, de nouvelles hétérostructures, de nouveaux effets physiques, de nouvelles fonctionnalités. HYBAT se divise en quatre axes, ou workpackages (WPs) : matériaux, dispositifs, physiques, et applications. HYBAT réunit 3 partenaires montpelliérains, l’IES, le L2C (Equipe TEST) et la Centrale de Technologie de l’Université de Montpellier.

Projet PEPR Electronique CompTera: Capteurs Terahertz Silicium (2022-2027)

En ce qui concerne les basses fréquences (0.3 THz à 3 THz), le projet se concentre sur les trois objectifs suivants : i) l’optimisation des bolomètres par le LETI pour la détection incohérente en imagerie active ou passive ; ii) le développement et l’optimisation par le L2C (Equipe TEST) de capteurs CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) et HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) sur une technologie silicium, fonctionnant dans la gamme 300-600 GHz, en vue d’applications dans le domaine du vivant, particulièrement en biophysique et en agronomie où l’eau est omniprésente ; iii) le développement de détecteurs THz à bande étroite dans la gamme 0.5-5 THz à base de nanocristaux de semiconducteurs pour l’imagerie active multi-spectrale et la détection sélective de gaz. Une partie de ces capteurs ultra-sensibles seront ensuite intégrés à un système d’imagerie adapté, spécialement conçu par l’IMS. Une comparaison de performances sera effectuée entre les différentes technologies de détecteurs.

Lauréat de l’appel à projet européen « Future and Emerging Technologies-OPEN-1-2018-2020 », ce projet, coordonné par J. Torres (IES), est doté d’une enveloppe de 3.1 M€ et rassemble 8 partenaires dont 2 partenaires privés. LINkS a pour objectif de mettre en évidence les interactions électrodynamiques à longue portée (LEDI) entre les biomolécules en tant que mécanisme soutenant la dynamique moléculaire dans les cellules. À cette fin, les chercheurs mettront au point une technologie de biocapteur sans précédent, capable de mesurer les LEDI dans la complexité réelle des systèmes biologiques. À long terme, la technologie LINkS aidera à comprendre l’impact des champs électromagnétiques sur les organismes vivants et contribuera à la découverte de médicaments et à l’identification de biomarqueurs dans les domaines de la recherche et de la médecine.

Projet CPER QuET Technologies Quantiques (2021-2027)

Le projet CPER QuET vise à soutenir le développement des technologies quantiques dans la région Occitanie, en structurant la communauté académique et industrielle autour de ressources expérimentales et de plateformes dirigées par un réseau d’experts. Ces ressources et plateformes, destinées à favoriser la recherche disruptive, l’innovation et la formation dans le domaine des technologies quantiques, sont situées à différents endroits de la Région, dont le L2C. L’une des équipes participante de ce CPER est l’équipe TEST.

Projet CPER PlantEnvie « Plantes et Environnement : adaptation des plantes au changement climatique : Comprendre, Améliorer, Cultiver, Nourrir » (2021 à 2027)

Action collectivement portée par cinq établissements : le CIRAD, l’Université de Montpellier (UM), l’INRA, l’IRD et le CNRS et initiée par cinq unités de recherche : BPMP, DIADE-IPME, AGAP, L2C, IES avec le soutien de l’unité de service BioCampus Montpellier. Le projet « PlantEnvi » souhaite promouvoir des approches innovantes basées sur les technologies Térahertz, dans le prolongement du projet Projet PRIME II Térahertz financé par l’Université de Montpellier et le Labex Agro. Ces technologies capteurs Térahertz sont développées en étroite collaboration avec les équipes de physique/instrumentation du laboratoire Charles Coulomb et de l’Institut d’Electronique et des Systèmes (UM/CNRS). Les techniques expérimentales développées ont pour vocation d’aller du laboratoire vers les champs pour étudier la réponse adaptative des plantes in planta. Trois points essentiels sont abordés du point de vue du THz dans PlantEnvi, en lien avec les partenaires impliqués : i) la surveillance de l’état hydrique des plantes, ii) leur rythme circadien et iii) l’observation en profondeur de la structure multicouche de la feuille des plantes accumulatrices en lien avec la détection des métaux lourds.