Etude du transport d'énergie avec une résolution femtoseconde à des échelles nanométriques par l'utilisation d'un nanothermomètre en champ proche

par Benjamin Vidal Montes

Projet de thèse en Lasers, Matière et Nanosciences

Sous la direction de Stefan Dilhaire et de Stéphane Grauby.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de Sciences Physiques et de l'Ingénieur , en partenariat avec Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine (laboratoire) et de Photonique et matériaux (equipe de recherche) depuis le 26-09-2018 .


  • Résumé

    Le principe est de combiner un microscope à force atomique (AFM) et un montage de thermoréflectance pompe-sonde femtoseconde. Cette méthode offre une résolution temporelle femtoseconde et une résolution spatiale nanométrique. Le but est d'étudier le transport de l'énergie dans des nanofils (ou nanowire) semiconducteurs. Le faisceau pompe, est focalisé sur la surface du nanofil afin de créer une élévation de température. Le faisceau sonde est quant à lui réfléchi, et collecté (ou diffracté selon le type de montage). La pointe de l'AFM permettra quant à elle de mesurer les variations locales de température. Les nanofils utilisés sont des hétéro-structures susceptibles d'offrir une faible conductivité thermique et promettant ainsi des applications dans différents domaines. Le nanothermomètre sera alors en mesure d'étudier les transports d'énergie à l'intérieur du nanofil afin de comprendre les mécanismes induisant une diminution de la conductivité thermique et ce, avec une résolution temporelle femtoseconde et une résolution spatiale nanométrique.

  • Titre traduit

    Near-field nanothermometer to study energy transport with femtosecond resolution at nanometer scale.


  • Résumé

    The main goel is to combine an atomic force microscope with a pump-probe femtosecond thermoreflectance set-up. This unique technique will offer a femtosecond time resolution associated to a nanometer spatial resolution. It will be applied to the study of energy transfer inside nanowires (NWs). A pump laser will be focused on the NW surface, creating a temperature increase on top of the NW. The near-field of a probe beam reflected by the NW will be collected or diffracted (depending on the tip used). Then, the AFM tip will measure the local temperature variation through thermoreflectance. The NWs are innovating Si or Ge 2H/3C heterostructures which are expected to offer a low thermal conductivity and to be promising materials for thermoelectric applications. The AFM nanothermometer will enable to study the energy transport inside the NWs and analyze the mechanisms responsible for the thermal conductivity reduction with a femtosecond time resolution and a nanometer spatial resolution.