Transport et emission d'electrons generes par un ion rapide dans un solide : aspects theoriques et simulations numeriques

• Auteur / Autrice : MICHAEL BEUVE
• Direction : Serge Bouffard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Caen

Résumé

L'emission d'electrons induite par la penetration d'un ion rapide dans un solide reflete assez bien les mecanismes d'interaction ion-solide. Parmi les modeles statistiques decrivant cette emission, la simulation monte carlo, qui represente les ions et les electrons comme des particules classiques qui subissent des chocs, est en plein essor. Melange injustifie de description classique et de calculs quantiques de lois de probabilite, sa signification physique ne suit pas ses performances techniques. Nous avons construit, dans un cadre quantique, un modele phenomenologique de transport de particules et montre que la simulation apporte la solution de l'equation qui caracterise ce modele. Ses points cle, tels que la notion de paquet d'ondes planes et la consideration d'echelle macroscopique et microscopique, concilient le paradoxe de l'aspect classique-quantique de cette simulation. L'ecriture precise de ces postulats nous a permis de dresser des limites a l'application et a la prediction de cette simulation et de suggerer des ameliorations. Parallelement a cette reflexion, nous avons developpe une simulation pour une feuille mince de carbone amorphe. Outre l'extraction de quelques parametres importants de l'emission d'electrons comme le potentiel macroscopique, ce travail nous a permis d'expliquer l'evolution des rendements d'emission electronique en fonction de quelques parametres (epaisseur de feuille, charge et vitesse de l'ion) ou de comprendre la forme des spectres. Nous avons pu conforter ou au contraire remettre en cause les interpretations de certains faits experimentaux (relation rendement-pouvoir d'arret). A partir de resultats experimentaux, nous avons aussi suggere, ou meme, mis en evidence certains effets : effet de la polarisation des electrons de la cible sur leur transport, effets non lineaires de l'interaction ion-electrons de valence, effets des proprietes specifiques du solide vis a vis de celle de l'atome.