Dynamique electronique femtoseconde dans les systemes metalliques massifs et confines

par NATALIA DEL FATTI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de FABRICE VALLEE.

Soutenue en 1999

à l'ECOLE POLYTECHNIQUE .

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  • Résumé

    Ce travail a ete consacre a l'etude experimentale par des technique pompe-sonde femtoseconde et a la modelisation des mecanismes d'interactions electroniques dans les systemes metalliques massifs (films d'argent et d'or) et confines (nanoparticules d'argent dans une matrice de verre). Pour cela, une source laser femtoseconde ti:saphir delivrant des impulsions d'environ 20 fs accordables dans l'infrarouge proche a ete developpee. Dans les films metalliques, nous nous sommes interesses experimentalement et theoriquement a la dynamique de thermalisation interne des electrons de conduction et a son impact sur les echanges d'energie electrons - reseau. Une acceleration du taux de perte d'energie vers le reseau au cours du temps a ete mise en evidence, signature du passage d'un regime individuel, correspondant a un systeme athermal, a un regime collectif decrit par une temperature electronique. La dynamique electronique et la reponse non-lineaire ultrarapide au voisinage de la resonance plasmon de surface ont ete etudiees dans des nanoparticules d'argent (de rayon compris entre 3 nm et 15 nm) dans une matrice de verre. Les resultats ont ete interpretes en termes de deplacement en frequence et d'elargissement de la resonance plasmon de surface, dont les differents mecanismes physiques ont ete clairement identifies. En particulier, lorsque le gaz d'electrons est fortement hors equilibre avec le reseau, l'augmentation des collisions electrons-surface a ete mise en evidence. L'excitation et la detection en temps reel, via la modulation des proprietes electroniques, de l'oscillation coherente des nanoparticules metalliques ont ete realisees, permettant une determination precise de la frequence et de l'amortissement de leur mode fondamental de vibration acoustique et leur comparaison avec un modele theorique.


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Informations

  • Détails : 225 p.
  • Annexes : 180 ref.

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