Ecrantage du champ aux surfaces et processus dynamiques en spectroscopie de photoémission à deux photons

par Yannick Dappe

Thèse de doctorat en Physique des surfaces

Sous la direction de Albert Villaeys.

Soutenue en 2002

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008) .

mots clés

• Spectroscopie de photoélectrons
• Surfaces -- Propriétés optiques
• Métaux -- Surfaces
• Électrodynamique
• Surfaces (technologie) -- Analyse

Résumé

Le but de ce travail réside dans la description des processus élémentaires qui sont à la base des propriétés électroniques et optiques des surfaces métalliques. Les récents développements de la spectroscopie de photoémission à deux photons résolue en temps permettent d'accéder à la dynamique des électrons de surface. A partir d'une description théorique de ces expériences, on a mis en évidence la nature cohérente ou incohérente des processus conduisant à l'émission d'électrons de surface, en accord avec les caractéristiques énergétiques du spectre électronique. De plus, on a montré la nécessité de prendre en compte les processus non-résonnants dans le cas de transitions impliquant les états de volume. Cette étude porte essentiellement sur la surface (111) du Cuivre et la surface (100) du Cuivre et de l'Argent. Les propriétés électroniques de surface affectent également les réponses optiques non-linéaires. Leur modélisation qui requiert une description en modèle de bandes dans le cas de la surface (111) de l'Aluminium, implique l'introduction des phénomènes d'écrantage. C'est pourquoi nous avons étudié l'influence de ces phénomènes sur les anisotropies optiques. Notre modélisation met en évidence, du moins dans le domaine optique, une influence faible de l'écrantage sur ces anisotropies optiques.

Résumé

The aim of this work is to describe the elementary processes required for the knowledge of electronic and optical properties of metallic surfaces. Recent advances in time resolved two-photon photoemission spectroscopy give access to surface electrons dynamics. From a theoretical description of these experiments, we exhibit the coherent or incoherent nature of the processes leading to the emission of a surface electron, in good agreement with the energetic caracteristic of the electronic spectrum. Moreover, we have shown the need to take into acount non-resonnant processes for transitions implying bulk states. This study is applied to the (111) surface of Copper and the (100) surface of Copper and Silver. The surface electronic properties also influence the nonlinear optical responses. Their modelisation based on a band model for the (111) surface of Aluminium requires the introduction of screening phenomena and so on, we have studied the influence of these phenomena over the optical anisotropies. Our modelisation shows clearly, at least in optical range, a weak influence of screening over optical anisotropies.