Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Recepteur heterodyne integre submillimetrique utilisant un melangeur a jonction sis et un oscillateur a jonction longue josephson

Moon‐Hee Chung

Published Jan 1, 2000• 0 citations
OpenAlex

Abstract

LE RECEPTEUR HETERODYNE SIS A OSCILLATEUR JOSEPHSON INTEGRE EMERGE EN TANT QUE NOUVEAU TYPE DE RECEPTEUR HETERODYNE A FAIBLE BRUIT DANS LE DOMAINE MILLIMETRIQUE ET SUBMILLIMETRIQUE (100 - 700 GHZ POUR LES JONCTIONS NB). LES TRAVAUX PRESENTES ICI SONT CONSACRES AUX ETUDES THEORIQUES ET A LA CONCEPTION D'UN RECEPTEUR SIS A OSCILLATEUR JOSEPHSON INTEGRE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, PLUSIEURS ETUDES DU MELANGEUR A JONCTION SIS ONT ETE EFFECTUEES EN PRENANT POUR BASE LE MODELE 3-PORTS DE LA THEORIE QUANTIQUE DE MELANGE. ELLES COMPRENNENT DES SIMULATIONS DU MELANGEUR AVEC MULTI-JONCTIONS SIS EN PARALLELE ET METHODES DE CARACTERISATION DES RECEPTEURS SIS. LES SIMULATIONS CONFIRMENT QUE LE MELANGEUR, A MULTI-JONCTION EN PARALLELE, PRESENTE UNE BANDE PASSANTE PLUS LARGE QUE CELLE DETERMINEE PAR LA RESISTANCE NORMALE ET LA CAPACITE INTRINSEQUE. DANS UNE SECONDE PARTIE, UNE ANALYSE NUMERIQUE DE LA DYNAMIQUE DE JONCTION LONGUE JOSEPHSON A ETE FAITE. LES PARAMETRES CALCULES (LA LONGUEUR MINIMALE ET LA LONGUEUR DE PROJECTION OPTIMALE DE LA JONCTION LONGUE) ONT ETE UTILISES POUR LA CONCEPTION DU OSCILLATEUR A JONCTION LONGUE JOSEPHSON (FFO, FLUX-FLOW OSCILLATOR). CEPENDANT, DES QUESTIONS DE STABILITE, LA PUISSANCE RELATIVEMENT FAIBLE, ET LA LARGEUR DE LA RAIE DE SPECTRE RESTENT TOUJOURS A RESOUDRE. DANS UNE DERNIERE PARTIE, UN RECEPTEUR PROTOTYPE SIS A FFO INTEGRE A 460 GHZ A ETE CONCU. LE SIGNAL EST COUPLE VIA UNE ANTENNE HYBRIDE QUASI-OPTIQUE QUI SE COMPOSE D'UNE LENTILLE HEMISPHERIQUE ET D'UN DISQUE CYLINDRIQUE EN SILICE FONDUE SUIVIS PAR UNE ANTENNE DOUBLE-DIPOLE IMPRIMEE. EN APPLIQUANT UNE METHODE MIXTE UTILISANT L'OPTIQUE GEOMETRIQUE ET LA DIFFRACTION DE L'ANTENNE HYBRIDE, LES DIAGRAMMES DE RAYONNEMENT EN CHAMP LOINTAIN, L'EFFICACITE DE COUPLAGE, ET LA DIRECTIVITE SONT CALCULES. LA TEMPERATURE DE BRUIT CALCULEE DU MELANGEUR SIS EST ENVIRON DE 50 K DSB A 460 GHZ, EN TENANT COMPTE DU BRUIT QUANTIQUE ET DU BRUIT DE L'AMPLIFICATEUR FI. LE RECEPTEUR SIS A FFO INTEGRE POURRAIT ETRE UTILISE COMME ELEMENT DANS UN RESEAU FOCAL, PROCHAINE GENERATION DE RECEPTEUR RADIOASTRONOMIQUE D'IMAGERIE EN MILLIMETRIQUE ET SUBMILLIMETRIQUE.

Related papers

L'etude et le developpement des melangeurs a jonction sis pour la radioastronomie millimetrique et submillimetrique

А. В. Карпов

La radioastronomie millimetrique et submillimetrique est un domaine specifique, ou il est necessaire d'utiliser des recepteurs au bruit extremement faible. Le fait que les objets d'observation se trouvent sur un fond tres froid est a l'origine de ce besoin. Le prix eleve et la difficulte de construction des radiotelescopes doivent etre valorises par l'usage des recepteurs d'une sensibilite adequate. Au debut de notre travail sur l'amelioration de sensibilite des recepteurs a l'institut de radioastronomie millimetrique (iram), nous avons constate que le temps des observations sur nos 80-370 ghz radiotelescopes ete fortement rallonge par les recepteurs tandis que leur bruit ete superieur de 10 a 20 k. Ce travail presente notre etude des recepteurs heterodynes et a detection directe avec des jonctions supraconducteur-isolant-supraconducteur (sis) pour une application en radioastronomie. L'etude a ete concentree sur la modelisation et l'optimisation des melangeurs sis a la jonction en nb et nbn. Nous avons aussi etudie dans la bande submillimetrique, un recepteur a jonction supraconducter-isolant-conducteur normal-supraconducteur (sins) libre des courants de josephson. Le bruit d'un recepteur developpe lors de notre travail pour la premiere fois dans le domaine radio a atteint un niveau seulement trois fois superieure a la limite quantique. Le bruit minimum des recepteurs des bandes 0. 8 mm, 1. 3 mm, 2 mm, 3 mm se situe entre 19 et 22 k. Sur les 7 antennes de l'iram et du sest ses 20 nouveaux recepteurs sis ont ete equipes. Pour la premiere fois un recepteur sis faible bruit a ete developpe avec des jonctions en nbn

•Jan 1, 1996•0 citations

Melangeurs sis pour la radioastronomie submillimetrique : nouveaux aspects theoriques et resultats experimentaux

Pascal Febvre

Les recepteurs heterodynes utilisant des jonctions sis (supraconducteur-isolant-supraconducteur) sont actuellement les plus performants pour detecter des signaux faibles dans le domaine des longueurs d'onde submillimetriques. Tout d'abord, une nouvelle formulation de la theorie de tucker utilisant la geometrie analytique est presentee pour comprendre le fonctionnement quantique des melangeurs a jonctions sis et pour expliquer un certain nombre de leurs proprietes. Il est alors possible de deduire, pour chaque frequence, les valeurs optimales des parametres du circuit d'adaptation, de la tension de polarisation et de la puissance d'oscillateur local qui permettent d'atteindre la sensibilite maximale. Pour obtenir les meilleures performances, il est necessaire de compenser la forte capacite intrinseque de la jonction sis. Ceci est accompli par des circuits micro-ondes distribues constitues de lignes de transmission supraconductrices. Plusieurs modeles ont ete developpes pour calculer les proprietes de lignes de transmission supraconductrices en technologie microruban et coplanaire. Ils utilisent l'approximation quasi-statique et prennent en compte les pertes et la dispersion au-dessus de la frequence de gap des supraconducteurs. Ils sont valables pour les metaux normaux et les supraconducteurs a haute temperature critique. La conception et les performances de deux recepteurs sis developpes dans le cadre de ce travail, et centres sur 380 et 547 ghz respectivement, est ensuite presentee. Nous mettons alors en evidence les limitations de performance theoriques et experimentales pour les frequences superieures a la frequence de gap du supraconducteur utilise. Enfin, certains compromis importants a effectuer pour obtenir des recepteurs sis performants et stables, en vue d'une utilisation future dans l'espace, sont presentes. Nous faisons alors une analyse prospective des performances attendues jusqu'a 1,2 thz pour des recepteurs utilisant le niobium et le nitrure de niobium

•Jan 1, 1995•0 citations

Nouvelles orientations pour les récepteurs hétérodynes sis aux longueurs d'onde submillimétriques

Morvan C. Salez

L’astrophysique du milieu interstellaire a beneficie depuis peu de la mise au point de recepteurs heterodynes peu bruyants approchant la limite quantique permettant d'observer dans le domaine millimetrique les raies de nombreuses molecules. Le melange quantique est rendu possible par l'utilisation de jonctions sis (supraconducteur-isolant-supraconducteur) fortement non lineaires. Mais l'extension de cette technologie aux longueurs d'onde submillimetriques souleve des problemes et impose : d'employer des supraconducteurs a grand gap ; de reduire la capacite des jonctions, ce qui implique la fabrication de jonctions de taille submicronique et de forte densite de courant critique ; de realiser des guides d'onde ou des structures d'accord mecanique de tres petites dimensions ; des circuits d'accord integres a la jonction qui soient non dispersifs a ces frequences. Un recepteur sis a 630 ghz en guides d'onde, utilisant des jonctions au Nb et au NbN vient d'etre construit et teste en vue de son installation au Caltech Submillimeter Observatory a Hawai. Nous avons egalement etudie experimentalement les jonctions Josephson longues, dans lesquelles des quanta de flux magnetique peuvent se propager de maniere resonnante : de tels oscillateurs a fluxons pourraient jouer le role d'oscillateur local au sein de recepteurs heterodynes monolithiques

•Jan 1, 1992•0 citations

High-Tc Josephson mixers for Terahertz detection

M. Malnou

Mélangeurs Josephson à haute température critique pour la détection térahertz Cette thèse porte sur la fabrication et la caractérisation d'un mélangeur hétérodyne, à partir d'YBa2Cu3O7, un matériau supraconducteur à haute température critique. Nous avons évalué son potentiel pour la détection d'ondes térahertz. La physique complexe des jonctions irradiées a été correctement décrite en modifiant légèrement les équations quasi-classiques d'Usadel, originellement développées pour les supraconducteurs inhomogènes à basse température critique. Les mesures de transport électronique ont montré que nos dispositifs respectent le modèle de la jonction résistivement shuntée. Nous avons expliqué leur fonctionnement à haute fréquence au moyen du modèle à trois ports, et démontré la détection d'ondes jusqu'à 400 GHz. Nous avons identifié l'efficacité de conversion du mélange hétérodyne comme le produit de trois termes : deux rendent compte des adaptations d'impédances en entrée et sortie du mélangeur, le troisième caractérise la conversion à basse fréquence des signaux térahertz. La puissance de l'oscillateur local nécessaire, l'étendue dynamique du mélangeur ainsi que son efficacité de conversion ont été mesurées, s'accordant bien avec les simulations numériques. Le recours à un réseau de jonctions Josephson synchronisées est incontournable pour parvenir à créer un oscillateur local puissant et spectralement fin à partir de l'oscillation propre des jonctions. Nous avons identifié le verrouillage par une boucle externe comme l'unique mécanisme efficace de synchronisation et simulé son effet. Enfin nous avons mesuré la première signature d'une synchronisation dans un réseau à deux dimensions de jonctions irradiées.

•Jul 7, 2015•1 citation

Etude et realisation de jonctions sis a base de nitrure de niobium et d'une barriere tunnel adaptee permettant la montee aux frequences thz des instruments heterodynes

Vincent Larrey

Pour preparer les futures missions sur satellites en radioastronomie, les melangeurs utilisant des jonctions josephson supraconducteur / isolant / supraconducteur (sis) de type nbn/mgo/nbn ou nbn/a1n/nbn presentent un grand interet dans l'optique de la montee en frequence des instruments heterodynes. Ce memoire presente l'etude, la fabrication et la qualification de dispositifs a base de jonctions sis en nitrure de niobium. Ce travail comprend une partie de caracterisation electrique et structurale de films minces nbn obtenus par pulverisation cathodique reactive et qui aboutit a la determination de conditions optimales de depot. La fabrication de jonctions josephson nbn/mgo/nbn de petite surface (1 m 2) et de fortes densites de courant (>10 ka. Cm 2) est ensuite etudiee de facon a obtenir une technologie fiable et une bonne reproductibilite des parametres geometriques et electriques. Associe a la caracterisation i(v), un procede de traitement thermique permet le controle des densites de courant critique et l'amelioration de la qualite des dispositifs. La premiere qualification a 300 ghz de notre technologie donne une temperature de bruit de recepteur de 726 k ; mais au dela de ce resultat, la qualite des caracteristiques electriques de nos films nbn et des courbes i(v) statiques sont prometteuses pour des applications a des frequences proches du thz.

•Jan 1, 1998•1 citation

Etude d'un convertisseur analogique-numérique à très grande dynamique à base de portes logiques supraconductrices

Emanuele Baggetta

La logique supraconductrice RSFQ (Rapide Single Flux Quantum) est une solution très attractive pour le traitement des données à très haute fréquence avec une dissipation très faible et des performances nettement supérieures à ce que la technologie CMOS pourra offrir dans la prochaine décennie. La technologie RSFQ en nitrure de niobium (NbN) en cours de développement au CEA-G est basée sur des jonctions Josephson NbN/Ta_{X}N/NbN auto-shuntées qui présentent une fréquence d'oscillation maximum proche du THz jusqu'à 10 K. L'objectif de cette recherche a été d'appliquer cette technologie NbN 9K à un CAN (Convertisseur Analogique-Numérique) adaptable aux télécommunications spatiales. Une architecture de type CAN sigma-delta a été étudiée, sur-échantillonnant à 200 GHz de fréquence d'horloge un signal avec une bande de 500 MHz et modulé sur une porteuse de 30 GHz. En particulier une horloge, un comparateur et différents portes logiques ont été étudiés et conçus pour opérer à 200 GHz ainsi qu'un modulateur sigma-delta passe-bande du troisième ordre dont les performances SNR, SFDR, devraient après optimisation satisfaire les objectifs visés. La complexité de l'architecture du filtre de décimation a été analysée. Certains composants de base du filtre, des diviseurs de fréquence et des registres à décalage, ont été étudiés et dessinés, enfin quelques méthodes de test du modulateur sont proposées. Le travail d'implémentation de circuits NbN en technologie multi-niveaux a été traité conduisant à la réalisation complète de deux lots de circuits qui pour des raisons technologiques clarifiées ensuite n'ont pu aboutir au test des portes logique du CAN. Cependant, les marges de fonctionnement des portes logiques NbN ont été déterminées grâce à la caractérisation de jonctions, SQUIDs et de filtres (résonateurs) micro-ondes. Finalement, une étude comparative entre des circuits à jonctions NbN auto-shuntées opérant à 9K en réfrigération allégée et des circuits similaires obtenus en fonderie Nb basés sur des jonctions Nb/AlO_{X}/Nb shuntées en externe opérant à 4K, démontre tous les avantages qu'on peut espérer attendre de la technologie NbN.

•Jul 26, 2007•0 citations
LE RECEPTEUR HETERODYNE SIS A OSCILLATEUR JOSEPHSON INTEGRE EMERGE EN TANT QUE NOUVEAU TYPE DE RECEPTEUR HETERODYNE A FAIBLE BRUIT DANS LE DOMAINE MILLIMETRIQUE ET SUBMILLIMETRIQUE (100 - 700 GHZ POUR LES JONCTIONS NB). LES TRAVAUX PRESENTES ICI SONT CONSACRES AUX ETUDES THEORIQUES ET A LA CONCEPTION D'UN RECEPTEUR SIS A OSCILLATEUR JOSEPHSON INTEGRE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, PLUSIEURS ETUDES DU MELANGEUR A JONCTION SIS ONT ETE EFFECTUEES EN PRENANT POUR BASE LE MODELE 3-PORTS DE LA THEORIE QUANTIQUE DE MELANGE. ELLES COMPRENNENT DES SIMULATIONS DU MELANGEUR AVEC MULTI-JONCTIONS SIS EN PARALLELE ET METHODES DE CARACTERISATION DES RECEPTEURS SIS. LES SIMULATIONS CONFIRMENT QUE LE MELANGEUR, A MULTI-JONCTION EN PARALLELE, PRESENTE UNE BANDE PASSANTE PLUS LARGE QUE CELLE DETERMINEE PAR LA RESISTANCE NORMALE ET LA CAPACITE INTRINSEQUE. DANS UNE SECONDE PARTIE, UNE ANALYSE NUMERIQUE DE LA DYNAMIQUE DE JONCTION LONGUE JOSEPHSON A ETE FAITE. LES PARAMETRES CALCULES (LA LONGUEUR MINIMALE ET LA LONGUEUR DE PROJECTION OPTIMALE DE LA JONCTION LONGUE) ONT ETE UTILISES POUR LA CONCEPTION DU OSCILLATEUR A JONCTION LONGUE JOSEPHSON (FFO, FLUX-FLOW OSCILLATOR). CEPENDANT, DES QUESTIONS DE STABILITE, LA PUISSANCE RELATIVEMENT FAIBLE, ET LA LARGEUR DE LA RAIE DE SPECTRE RESTENT TOUJOURS A RESOUDRE. DANS UNE DERNIERE PARTIE, UN RECEPTEUR PROTOTYPE SIS A FFO INTEGRE A 460 GHZ A ETE CONCU. LE SIGNAL EST COUPLE VIA UNE ANTENNE HYBRIDE QUASI-OPTIQUE QUI SE COMPOSE D'UNE LENTILLE HEMISPHERIQUE ET D'UN DISQUE CYLINDRIQUE EN SILICE FONDUE SUIVIS PAR UNE ANTENNE DOUBLE-DIPOLE IMPRIMEE. EN APPLIQUANT UNE METHODE MIXTE UTILISANT L'OPTIQUE GEOMETRIQUE ET LA DIFFRACTION DE L'ANTENNE HYBRIDE, LES DIAGRAMMES DE RAYONNEMENT EN CHAMP LOINTAIN, L'EFFICACITE DE COUPLAGE, ET LA DIRECTIVITE SONT CALCULES. LA TEMPERATURE DE BRUIT CALCULEE DU MELANGEUR SIS EST ENVIRON DE 50 K DSB A 460 GHZ, EN TENANT COMPTE DU BRUIT QUANTIQUE ET DU BRUIT DE L'AMPLIFICATEUR FI. LE RECEPTEUR SIS A FFO INTEGRE POURRAIT ETRE UTILISE COMME ELEMENT DANS UN RESEAU FOCAL, PROCHAINE GENERATION DE RECEPTEUR RADIOASTRONOMIQUE D'IMAGERIE EN MILLIMETRIQUE ET SUBMILLIMETRIQUE.
La radioastronomie millimetrique et submillimetrique est un domaine specifique, ou il est necessaire d'utiliser des recepteurs au bruit extremement faible. Le fait que les objets d'observation se trouvent sur un fond tres froid est a l'origine de ce besoin. Le prix eleve et la difficulte de construction des radiotelescopes doivent etre valorises par l'usage des recepteurs d'une sensibilite adequate. Au debut de notre travail sur l'amelioration de sensibilite des recepteurs a l'institut de radioastronomie millimetrique (iram), nous avons constate que le temps des observations sur nos 80-370 ghz radiotelescopes ete fortement rallonge par les recepteurs tandis que leur bruit ete superieur de 10 a 20 k. Ce travail presente notre etude des recepteurs heterodynes et a detection directe avec des jonctions supraconducteur-isolant-supraconducteur (sis) pour une application en radioastronomie. L'etude a ete concentree sur la modelisation et l'optimisation des melangeurs sis a la jonction en nb et nbn. Nous avons aussi etudie dans la bande submillimetrique, un recepteur a jonction supraconducter-isolant-conducteur normal-supraconducteur (sins) libre des courants de josephson. Le bruit d'un recepteur developpe lors de notre travail pour la premiere fois dans le domaine radio a atteint un niveau seulement trois fois superieure a la limite quantique. Le bruit minimum des recepteurs des bandes 0. 8 mm, 1. 3 mm, 2 mm, 3 mm se situe entre 19 et 22 k. Sur les 7 antennes de l'iram et du sest ses 20 nouveaux recepteurs sis ont ete equipes. Pour la premiere fois un recepteur sis faible bruit a ete developpe avec des jonctions en nbn
Les recepteurs heterodynes utilisant des jonctions sis (supraconducteur-isolant-supraconducteur) sont actuellement les plus performants pour detecter des signaux faibles dans le domaine des longueurs d'onde submillimetriques. Tout d'abord, une nouvelle formulation de la theorie de tucker utilisant la geometrie analytique est presentee pour comprendre le fonctionnement quantique des melangeurs a jonctions sis et pour expliquer un certain nombre de leurs proprietes. Il est alors possible de deduire, pour chaque frequence, les valeurs optimales des parametres du circuit d'adaptation, de la tension de polarisation et de la puissance d'oscillateur local qui permettent d'atteindre la sensibilite maximale. Pour obtenir les meilleures performances, il est necessaire de compenser la forte capacite intrinseque de la jonction sis. Ceci est accompli par des circuits micro-ondes distribues constitues de lignes de transmission supraconductrices. Plusieurs modeles ont ete developpes pour calculer les proprietes de lignes de transmission supraconductrices en technologie microruban et coplanaire. Ils utilisent l'approximation quasi-statique et prennent en compte les pertes et la dispersion au-dessus de la frequence de gap des supraconducteurs. Ils sont valables pour les metaux normaux et les supraconducteurs a haute temperature critique. La conception et les performances de deux recepteurs sis developpes dans le cadre de ce travail, et centres sur 380 et 547 ghz respectivement, est ensuite presentee. Nous mettons alors en evidence les limitations de performance theoriques et experimentales pour les frequences superieures a la frequence de gap du supraconducteur utilise. Enfin, certains compromis importants a effectuer pour obtenir des recepteurs sis performants et stables, en vue d'une utilisation future dans l'espace, sont presentes. Nous faisons alors une analyse prospective des performances attendues jusqu'a 1,2 thz pour des recepteurs utilisant le niobium et le nitrure de niobium
L’astrophysique du milieu interstellaire a beneficie depuis peu de la mise au point de recepteurs heterodynes peu bruyants approchant la limite quantique permettant d'observer dans le domaine millimetrique les raies de nombreuses molecules. Le melange quantique est rendu possible par l'utilisation de jonctions sis (supraconducteur-isolant-supraconducteur) fortement non lineaires. Mais l'extension de cette technologie aux longueurs d'onde submillimetriques souleve des problemes et impose : d'employer des supraconducteurs a grand gap ; de reduire la capacite des jonctions, ce qui implique la fabrication de jonctions de taille submicronique et de forte densite de courant critique ; de realiser des guides d'onde ou des structures d'accord mecanique de tres petites dimensions ; des circuits d'accord integres a la jonction qui soient non dispersifs a ces frequences. Un recepteur sis a 630 ghz en guides d'onde, utilisant des jonctions au Nb et au NbN vient d'etre construit et teste en vue de son installation au Caltech Submillimeter Observatory a Hawai. Nous avons egalement etudie experimentalement les jonctions Josephson longues, dans lesquelles des quanta de flux magnetique peuvent se propager de maniere resonnante : de tels oscillateurs a fluxons pourraient jouer le role d'oscillateur local au sein de recepteurs heterodynes monolithiques
Mélangeurs Josephson à haute température critique pour la détection térahertz Cette thèse porte sur la fabrication et la caractérisation d'un mélangeur hétérodyne, à partir d'YBa2Cu3O7, un matériau supraconducteur à haute température critique. Nous avons évalué son potentiel pour la détection d'ondes térahertz. La physique complexe des jonctions irradiées a été correctement décrite en modifiant légèrement les équations quasi-classiques d'Usadel, originellement développées pour les supraconducteurs inhomogènes à basse température critique. Les mesures de transport électronique ont montré que nos dispositifs respectent le modèle de la jonction résistivement shuntée. Nous avons expliqué leur fonctionnement à haute fréquence au moyen du modèle à trois ports, et démontré la détection d'ondes jusqu'à 400 GHz. Nous avons identifié l'efficacité de conversion du mélange hétérodyne comme le produit de trois termes : deux rendent compte des adaptations d'impédances en entrée et sortie du mélangeur, le troisième caractérise la conversion à basse fréquence des signaux térahertz. La puissance de l'oscillateur local nécessaire, l'étendue dynamique du mélangeur ainsi que son efficacité de conversion ont été mesurées, s'accordant bien avec les simulations numériques. Le recours à un réseau de jonctions Josephson synchronisées est incontournable pour parvenir à créer un oscillateur local puissant et spectralement fin à partir de l'oscillation propre des jonctions. Nous avons identifié le verrouillage par une boucle externe comme l'unique mécanisme efficace de synchronisation et simulé son effet. Enfin nous avons mesuré la première signature d'une synchronisation dans un réseau à deux dimensions de jonctions irradiées.
Pour preparer les futures missions sur satellites en radioastronomie, les melangeurs utilisant des jonctions josephson supraconducteur / isolant / supraconducteur (sis) de type nbn/mgo/nbn ou nbn/a1n/nbn presentent un grand interet dans l'optique de la montee en frequence des instruments heterodynes. Ce memoire presente l'etude, la fabrication et la qualification de dispositifs a base de jonctions sis en nitrure de niobium. Ce travail comprend une partie de caracterisation electrique et structurale de films minces nbn obtenus par pulverisation cathodique reactive et qui aboutit a la determination de conditions optimales de depot. La fabrication de jonctions josephson nbn/mgo/nbn de petite surface (1 m 2) et de fortes densites de courant (>10 ka. Cm 2) est ensuite etudiee de facon a obtenir une technologie fiable et une bonne reproductibilite des parametres geometriques et electriques. Associe a la caracterisation i(v), un procede de traitement thermique permet le controle des densites de courant critique et l'amelioration de la qualite des dispositifs. La premiere qualification a 300 ghz de notre technologie donne une temperature de bruit de recepteur de 726 k ; mais au dela de ce resultat, la qualite des caracteristiques electriques de nos films nbn et des courbes i(v) statiques sont prometteuses pour des applications a des frequences proches du thz.
La logique supraconductrice RSFQ (Rapide Single Flux Quantum) est une solution très attractive pour le traitement des données à très haute fréquence avec une dissipation très faible et des performances nettement supérieures à ce que la technologie CMOS pourra offrir dans la prochaine décennie. La technologie RSFQ en nitrure de niobium (NbN) en cours de développement au CEA-G est basée sur des jonctions Josephson NbN/Ta_{X}N/NbN auto-shuntées qui présentent une fréquence d'oscillation maximum proche du THz jusqu'à 10 K. L'objectif de cette recherche a été d'appliquer cette technologie NbN 9K à un CAN (Convertisseur Analogique-Numérique) adaptable aux télécommunications spatiales. Une architecture de type CAN sigma-delta a été étudiée, sur-échantillonnant à 200 GHz de fréquence d'horloge un signal avec une bande de 500 MHz et modulé sur une porteuse de 30 GHz. En particulier une horloge, un comparateur et différents portes logiques ont été étudiés et conçus pour opérer à 200 GHz ainsi qu'un modulateur sigma-delta passe-bande du troisième ordre dont les performances SNR, SFDR, devraient après optimisation satisfaire les objectifs visés. La complexité de l'architecture du filtre de décimation a été analysée. Certains composants de base du filtre, des diviseurs de fréquence et des registres à décalage, ont été étudiés et dessinés, enfin quelques méthodes de test du modulateur sont proposées. Le travail d'implémentation de circuits NbN en technologie multi-niveaux a été traité conduisant à la réalisation complète de deux lots de circuits qui pour des raisons technologiques clarifiées ensuite n'ont pu aboutir au test des portes logique du CAN. Cependant, les marges de fonctionnement des portes logiques NbN ont été déterminées grâce à la caractérisation de jonctions, SQUIDs et de filtres (résonateurs) micro-ondes. Finalement, une étude comparative entre des circuits à jonctions NbN auto-shuntées opérant à 9K en réfrigération allégée et des circuits similaires obtenus en fonderie Nb basés sur des jonctions Nb/AlO_{X}/Nb shuntées en externe opérant à 4K, démontre tous les avantages qu'on peut espérer attendre de la technologie NbN.