Institut des
NanoSciences de Paris
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Soutenance de thèse

Etude de la dynamique thermo-élastique dans les films métalliques en acoustique picoseconde non linéaire par l’observation de solitons acoustiques

 

Nicolas Chuecos

 

Cette thèse a pour but l’étude de la dynamique de la contrainte thermo-élastique engendrée par des impulsions laser dans des films métalliques minces à basse température par l’observation d’ondes acoustiques solitaires appelées solitons. Les solitons sont des objets physiques aux propriétés remarquables. Ils ont été engendrés et détectés grâce à la technique d’acoustique picoseconde après propagation non linéaire dans des substrats d’arséniure de gallium, de saphir ou de silice. Nous avons ainsi démontré que l’analyse du profil d’un soliton permet d’étalonner de façon absolue le dispositif expérimental ou de retrouver les constantes physiques propres au substrat et au film métallique. Grâce à l’analogie solitons/états liés (déformation initiale/puits quantique), nous avons démontré que la mesure de la distribution temporelle des solitons permet de remonter à l’impulsion de déformation initiale qui les a produits. Comme prédit par le modèle à deux températures, nous avons vérifié expérimentalement que la déformation thermo-élastique est très affectée par la conduction électronique dans un film d’aluminium, contrairement au cas d’un film de titane. Par ailleurs, l’acoustique picoseconde non linéaire permet d’élargir le spectre acoustique jusqu’au térahertz. Cette propriété a été exploitée pour mesurer l’absorption d’une fine couche de silice à 60 K et jusqu’à 650 GHz. En conclusion, par la caractérisation des solitons, l’acoustique picoseconde non linéaire est une méthode performante pour étudier la génération thermo-élastique en régime fortement non linéaire, notamment quand la fluence laser est proche du seuil d’ablation du film métallique.