Réponses photo-thermique et photo-élastique de nanostructures, à une excitation par une impulsion laser femtoseconde

par Abdelkader Ajinou

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacques Baudon.

Soutenue en 2001

à Paris 13 .


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  • Résumé

    Ce travail porte sur l'étude résolue en temps a l'échelle de la picoseconde des réponses photo-thermique et photo-élastique de nanostructures, a une excitation par une impulsion laser ultra-brève. Des nanostructures 2d et 1d ont été étudiées. Les réponses photo-thermiques des structures 2d sont comparées à celle d'un matériau massif. Un modèle analytique permet de reproduire les résultats expérimentaux sous réserve de considérer une longueur d'absorption optique effective de la lumière excitatrice supérieure a celle de la sonde. Pour les couches minces déposées sur substrats, la diffusion de la chaleur dépend principalement de l'épaisseur de la couche. Nous délimitons le domaine temporel de validité d'une approche analytique basée sur l'équation de diffusion de la chaleur. Nous montrons qu'elle n'est valide qu'a partir de quelques picosecondes après l'excitation à Cette durée correspond au temps de thermalisation du système électrons-réseau. Des simulations numériques de la diffusion de chaleur dans les couches minces ont été effectuées. Elles montrent une sensibilité pour les paramètres physiques (conductivité, diffusivité) de la couche. La résistance d'interface reste, par contre, sans grand effet dans ces simulations. L'étude des réponses photo-élastiques de bandes métalliques déposées périodiquement sur substrats fait l'objet du 3 e m e chapitre. Nous montrons que plusieurs modes de vibration peuvent être excites : des modes propres des bandes métalliques, un mode de volume, ainsi que le mode de Rayleigh. Notre technique optique d'excitation d'onde de Rayleigh a l'avantage d'être sans contact et ne nécessite pas un matériau piézo-électrique. Nous montrons que l'onde de Rayleigh ne peut être excitée que sous certaines conditions portant sur la densité du métal et sur la périodicité spatiale des bandes. Ces conditions gouvernent la détection de l'onde de surface qui n'est observée que si sa densité de puissance est dominante par rapport à celle de l'onde de volume. Outre les modes BF (mode de Rayleigh et modes propres de vibration), des modes HF centres sur quelques dizaines de gHz sont enregistres. Leurs fréquences ne dépendent pas des paramètres des bandes (densité, largeur) ; elles dépendent en revanche de l'angle d'incidence du faisceau sonde.

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Informations

  • Détails : 165 p.
  • Annexes : 40 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris 13 (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis). Bibliothèque universitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 001 002
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