Acoustic phonon dynamics in nanometric multilayers

Dynamique de phonons acoustiques dans des multicouches nanométriques

• Auteur / Autrice : Norberto Daniel Lanzillotti-Kimura
• Direction : Bernard Perrin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Mécaniques, Acoustiques, Electronique et Robotique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Phonons acoustiques

Diffussion Raman

Pompe-sonde

Multicouches

Semiconducteurs

Nanocavité

Dispositifs phoniques

Phonons cohérents

Nanophononique

Résumé

Ce travail de thèse est une étude expérimentale et théorique de la dynamique de phonons acoustiques dans des multicouches à l'échelle nanométrique par acoustique picoseconde et diffusion Raman. Nous avons étudié les caractéristiques de transmission, génération et détection des phonons acoustiques de très hautes fréquences (jusqu'au THz) de superréseaux et nanocavités réalisées a l'aide de matériaux semiconducteurs ou d'oxydes diélectriques. Nous avons conçu, optimisé et caractérisé des dispositifs phononiques apériodiques, et des nanocavités couplées. Enfin, nous avons utilisé les effets du confinement optique pour exalter les processus de génération et de détection de phonons cohérents et pour modifier les règles de sélection. Par ailleurs, nous avons développé des modèles permettant de calculer les réponses optiques et acoustiques de structures excitées par des impulsions lasers ultrabrèves, et d'évaluer la section efficace Raman dans des multicouches.

This thesis presents an experimental and theoretical study of the acoustic phonon dynamics at the nanometric scale, by picosecond acoustic techniques and Raman scattering. We have studied the acoustic phonon (with frequencies in the GHz-THz range) transmission, generation and detection in superlattices and nanocavities made of semiconductor or dielectric oxyde materials. We have designed, optimized and characterized aperiodic phonon devices and coupled acoustic nanocavity systems. Finally, we have used the optical confinenment effects to enhance the coherent acoustic phonon generation and detection processes and to change the selection rules. In addition, we have developed models to computen the acoustic and optical responses of structures excited by ultrashort laser pulses, and to evaluate the Raman scattering cross section in nanometric multilayers.

Este trabajo de tesis presenta un estudio experimental y teórico de la dinámica de fonones acústicos en multicapas a la escala nanométrica usando técnicas de acústica de picosegundos y dispersión Raman. Estudiamos las características de transmisión,generación y detección de fonones acústicos de ultra-alta frecuencia (en el rango GHz-THz) de superredes y nanocavidades de materiales semiconductores u óxidos dieléctricos. Diseñamos, optimizamos y caracterizamos dispositivos fonónicos aperiódicos y sistemas de nanocavidades acústicas acopladas. Finalmente utilizamos los efectos de confinamiento óptico para amplificar los procesos de generación y de detección de fonones acústicos coherentes y para modificar las reglas de selección. Por otra parte, desarrollamos modelos que nos permitieron calcular las respuestas ópticas y acústicas de estructuras excitadas por pulsos láser ultracortos, y evaluar la sección eficaz Raman en multicapas.