Thèse soutenue

Matrices aléatoires et propriétés vibrationnelles de solides amorphes dans le domaine terahertz
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Auteur / Autrice : Iaroslav Beltiukov
Direction : Vladimir LormanVeniamin I. KozubMichel I. Dyakonov
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 21/03/2016
Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Fiziko-tekhnicheskij institut im. A. F. Ioffe (Leningrad, Russie)
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Coulomb (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Benoît Ruffle
Examinateurs / Examinatrices : Vladimir Lorman, Veniamin I. Kozub, Michel I. Dyakonov, Benoît Ruffle, Jean-Louis Barrat, Sergey E. Skipetrov, Anne Tanguy
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Louis Barrat, Sergey E. Skipetrov

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Il est bien connu que divers solides amorphes ont de nombreuses propriétés universelles. L'une d'entre elles est la variation de la conductivité thermique en fonction de la température. Cependant, le mécanisme microscopique du transfert de chaleur dans le domaine de température supérieure à 20 K est encore mal compris. Simulations numériques récentes du silicium et de la silice amorphes montrent que les modes de vibration dans la gamme de fréquences correspondante (au-dessus de plusieurs THz) sont délocalisés. En même temps ils sont complètement différents des phonons acoustiques de basse fréquence, dits « diffusions ».Dans ce travail, nous présentons un modèle stable de matrice aléatoire d'un solide amorphe. Dans ce modèle, on peut faire varier le degré de désordre allant du cristal parfait jusqu'au milieu mou extrêmement désordonné sans rigidité macroscopique. Nous montrons que les solides amorphes réels sont proches du deuxième cas limite, et que les diffusions occupent la partie dominante du spectre de vibration. La fréquence de transition entre les phonons acoustiques et diffusons est déterminée par le critère Ioffe-Regel. Fait intéressant, cette fréquence de transition coïncide pratiquement avec la position du pic Boson. Nous montrons également que la diffusivité et la densité d'états de vibration de diffusons sont pratiquement constantes en fonction de la fréquence. Par conséquent, la conductivité thermique est une fonction linéaire de la température dans le domaine allant à des températures relativement élevées, puis elle sature. Cette conclusion est en accord avec de nombreuses données expérimentales. En outre, nous considérons un modèle numérique de matériaux de type de silicium amorphe et étudions le rôle du désordre pour les vibrations longitudinales et transverses. Nous montrons aussi que la théorie des matrices aléatoires peut être appliquée avec succès pour estimer la densité d'états vibrationnels des systèmes granulaires bloqués.