Yasmine lors de sa remise de prix (crédit : CEa/Irfu)
Pour la 21ème conference internationale sur les cavités radio fréquences supraconductrices (https://indico.frib.msu.edu/event/25/) le comité international constitué de 15 scientifiques d’excellence décernent chaque année le prix « jeune chercheur » à des scientifiques en début de carrière et qui ont soutenu leur thèse dans les 3 dernières années. Les critères de sélections sont : la pertinence et l’impact des travaux scientifiques, la nouveauté et la qualité des travaux scientifiques et enfin la qualité de la présentation. Au département des accélérateurs et du cryomagnétisme (DACM), Dr. Yasmine Kalboussi a reçu ce prix en 2023.
En Octobre 2019, Yasmine a commencé sa thèse portant sur le développement de nano-hétérostructures pour l’amélioration des performances de résonateurs supraconducteurs sous champs intenses sous la direction de Dr. Thomas Proslier et Dr. Claire Antoine au DACM. Au cours de sa thèse Yasmine a exploré de nouvelles voies technologiques pour améliorer les performances des cavités supraconductrices radio fréquence (SRF) en fonctionnalisant leurs surfaces avec des dépôts de couches nanométriques synthétisées par Atomic Layer Deposition (ALD).
Le premier axe de recherche se concentre sur l’étude des propriétés des oxydes de surface des supraconducteurs et leurs effets sur la dissipation sous champs RF des résonateurs. Les résultats obtenus montrent une augmentation du facteur de qualité d’un facteur 2-3 lorsqu’on remplace les oxydes natifs du niobium par d'autres couches protectrices telle que l’Al2O3. Cette amélioration, également visible à bas champs accélérateurs, est l’une des priorités de la communauté des Qubits supraconducteurs et peut potentiellement conduire à des Qubits avec des temps de cohérences plus élevés.
Le système ALD (crédit : Yasmine Kalboussi)
La cavité en salle blanche (crédit : Yasmine Kalboussi)
Le second axe de recherche poursuivis consiste contrôler le coefficient d’émission secondaire ainsi que la conductivité de films minces par ALD dans le but de supprimer le multipacting. Yasmine a démontré qu’un film de TiN de seulement 1-2 nm d’épaisseur supprime le multipacting dans des cavités niobium 1,3 GHz tout en maintenant des facteurs de qualité supérieurs à 5,109 à 2K.
Le troisième axe à utiliser les couches de nitrures ou d’oxydes déposés par ALD sur des résonateurs supraconducteurs comme source de dopant en synergie avec le premier axe. Cette approche originale de dopage à l’azote réalisés à partir d’une couche de nitrure de niobium déposées par ALD a permis d’augmenter le facteur de qualité des cavités supraconductrices à 4,2 K d’un facteur 2.
Enfin le dernier axe vise à développer des multicouches isolants/supraconducteurs afin d’augmenter le champs maximum accélérateur et le facteur de qualité des cavités accélératrices en Niobium. Cette approche théorique a été testé expérimentalement pour la toute première fois dans une cavité d’accélérateur.
Après avoir soutenu sa thèse en mars 2023, Yasmine a obtenu un poste permanent au DACM/LIDC2 (Laboratoire d’intégration et de développement cryomodules) afin de poursuivre ces travaux prometteurs.
Contact : Yasmine Kalboussi, Thomas Proslier, Claire Antoine
