Génération et détection par impulsion optique femtoseconde de phonons acoustiques cohérents dans le semi-conducteur piézo-électrique d'arséniure de gallium

Abstract

Version validée après prise en compte des remarques des différents membres du Jury le 29/10/2010 à 13h27.The utilisation of femtoseconde laser pulses in pump probe spectroscopy techniques is an established approach to generate and to detect coherent acoustic phonons, which nanometric caracteristical wavelength is well adapted to nano-structures characterisation. Characteristics of these coherent phonons could be controlled through the opto-acoustic transformation process, which depends on optical excitation wavelength and laser intensity. The laser-matter interaction between the optical pump beam and the semi-conductor leads to the creation of different types of mechanical stress (deformation potential, thermo-elastic, electrostrictive, piezoelectric). The experiments and theoretical analysis of opto-acoustic transformation in GaAs of different doping level and crystallographic orientation had been performed. The dependence of the opto-acoustic transformation process on the fluence of pump laser radiation was revealed.L'utilisation d'impulsions laser femtoseconde en technique pompe sonde est une technique commune en vue de générer et détecter des phonons acoustiques cohérents, dont les longueurs d'onde caractéristiques nanométriques sont adaptées à la caractérisation de nanostructures. Les caractéristiques de ces phonons cohérents peuvent être contrôlées par la connaissance du processus de transduction optoacoustique, dépendant de la longueur d'onde d'excitation optique et de l'intensité du laser. L'interaction laser-matière entre le faisceau de pompe optique et le semiconducteur conduit à l'existence de contraintes mécaniques (déformation de potentiel, thermo-élastique, électrostrictif, piézo-électrique). Les expériences et l'analyse théorique de la transduction opto-acoustique dans le GaAs, pour différents niveaux de dopage et/ou orientations cristallographiques ont été menées, et la dépendance du processus de transduction avec la fluence du rayonnement laser de pompe a été mise en évidence