La soutenance de thèse a eu lieu le mercredi 14 octobre à 10 h dans l'amphithéâtre du bâtiment Temis Sciences de FEMTO-ST.
Plateforme d'instrumentation femtoseconde à haute résolution
Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à l’étude des propriétés thermiques et acoustiques d’échantillons par thermoréflectance résolue dans le temps et par acoustique picoseconde. Elle s’inscrit dans le projet ANR PHEMTO (PHEnomènes et Métrologie Thermiques femtOsecondes) qui avait notamment l’objectif la mise au point une plateforme pompe-sonde femtoseconde hétérodyne.
L’utilisation d’un modèle, tel que la méthode des quadripôles thermiques, est nécessaire pour extraire les propriétés thermiques des échantillons étudiés. Certains paramètres du modèle sont fixés et les paramètres libres (conductivité thermique des différentes couches et du substrat ainsi que les résistances thermiques d’interfaces par exemple) sont ainsi obtenus par ajustement des courbes simulées et expérimentales. Les paramètres fixés comprennent les épaisseurs de couches, mesurées par acoustique picoseconde, ainsi que les tailles de rayons des faisceaux optiques. L’influence de la précision de ces tailles sur la valeur des paramètres ajustés a été étudiée. Ces rayons sont désormais mesurés avec une méthode mise en point au cours de ces travaux de thèse qui utilise la convolution spatiale entre le profil gaussien du faisceau sonde et la variation de réflectivité produite par l’absorption du faisceau pompe.
Afin d’augmenter la résolution spatiale du système pompe-sonde, une lentille à immersion solide a été conçue et fabriquée. L’augmentation de la résolution spatiale a d’abord été démontrée en utilisant un laser continu puis la lentille a été intégrée dans la plateforme femtoseconde. Le positionnement de la lentille, alignée avec l’axe de l’objectif, sur l’échantillon est le point critique de cette intégration pour assurer une résolution spatiale optimale. Pour gérer ce positionnement, la technique de déflectométrie ainsi qu’une méthode par mesure de puissance réfléchie ont d’abord été utilisées. L’utilisation des franges d’interférences a permis d’améliorer sensiblement la qualité du positionnement. Cependant l’utilisation de la lentille à immersion solide intégrée à la plateforme pompe-sonde femtoseconde n’a pas conduit à une amélioration de la résolution spatiale.
Des caractérisations thermiques et acoustiques ont été réalisées sur différents échantillons. Une étude du coefficient de thermoréflectance de différents métaux a été réalisée à la longueur d’onde de 515 nm. Les vitesses de propagation des ondes longitudinales et de Rayleigh ont été mesurées et comparées aux vitesses de propagation dans les matériaux massifs. Des caractérisations thermiques et acoustiques ont également été effectuées sur des films nano structurés réalisés par technique GLAD (Glanced Angle Deposition). L’originalité de ces échantillons est qu’ils peuvent en particulier être anisotropes. Cette anisotropie dans le plan a en effet été mise en avant en particulier au niveau de la mesure des vitesses des ondes élastiques.
Mots-clés : Pompe-sonde, Thermoréflectance, Femtoseconde, Acoustique picoseconde, Lentille à immersion solide (SIL), Glanced Angle Deposition (GLAD)