Doctorant en troisième année de thèse, Charles a fait ses études à l’école d’ingénieur Grenoble-INP Phelma, où il s’est spécialisé en physique et matériaux électroniques. Après son master, il a effectué un stage de fin d’études au CNRS, avant de rejoindre le CEA-Leti pour poursuivre en thèse.
Portant sur le développement d’empilements supraconducteurs et la mesure de leur conduction thermique à très basses températures, le travail présenté dans son papier, «
Superconducting superlattices for cryogenic systems », s’est fait en collaboration avec le CEA Irfu, l’institut de la recherche des lois fondamentales de l’Univers, où les mesures en cryostat ont été réalisées.
Comment contrôler la chaleur au sein d'un système cryogénique ?
Les développements de systèmes cryogéniques, tels que les microcalorimètres pour le spatial ou les processeurs quantiques, partagent les mêmes défis technologiques quant à la gestion des flux de chaleur qui sont principalement liés à la dissipation thermique des circuits de contrôle embarqués. Pour répondre aux exigences toujours plus importantes de miniaturisation des circuits et systèmes et de passage à l’échelle des qubits, les ingénieurs et chercheurs explorent de nouvelles solutions d’interconnexions micrométriques pour connecter les puces d’un système tout en les isolant thermiquement.
Dans ce contexte, Charles s’appuie sur l’utilisation de matériaux supraconducteurs capables de transporter le courant électrique sans transmettre la chaleur. En concevant une architecture multicouche empilant deux supraconducteurs distincts, le niobium (Nb) et le nitrure de titane (TiN), il parvient à limiter davantage la conduction thermique en réduisant la contribution des phonons au transport thermique.
Une première preuve de concept présentée lors de la conférence ESTC, a démontré que la structure multicouche TiN/Nb, fabriquée sur la plateforme 200 mm du CEA-Leti, perturbe efficacement le transport de chaleur aux température cryogéniques, permettant notamment de réduire drastiquement la conduction thermique.
Charles Bon-Mardion s’est dit très honoré par cette distinction, soulignant l'importance du travail collectif et l'engagement autour de ces recherches :
« Ce prix représente non seulement une reconnaissance de notre travail, mais aussi une motivation pour continuer à explorer de nouvelles idées. Il m'incite à aller plus loin et à contribuer encore davantage à l'élaboration de solutions innovantes en matière de gestion thermique. »
Aujourd’hui, Charles et les équipes du CEA-Leti et CEA-Irfu poursuivent le développement d’un démonstrateur embarquant cette technologie multicouche TiN/Nb dans des interconnexions de quelques dizaines de micromètres de diamètres, l’ambition étant à moyen terme de les intégrer dans un système cryogénique opérationnel.