Techniques d’optique et d’acoustique ultra-rapides pour la caractérisation des propriétés des matériaux nano/méso-poreux et des opales synthétiques

Ultrafast acoustics and optical technics applied for non destructive evaluation of mechanical properties of nano/meso porous structures and synthetic opals

• Auteur / Autrice : Charfeddine Mechri
• Direction : Vitalij Gusev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Le Mans
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de l'état condensé (Le Mans)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élasticité

Brillouin, Effet

Matériaux poreux

Impulsions picosecondes

Ultrasons

Acoustique

Résumé

Les recherches que nous présentons dans ce mémoire de thèse portent sur la détermination des propriétés élastiques de structures nano et méso-poreuses par ultrasons laser. Des matériaux diélectriques à faible constante de permittivité sont étudiés grâce à un montage pompe sonde. Les résultats sont comparés aux valeurs obtenues par d´autres techniques. Des phénomènes d´inhomogénéités élastique en profondeur sont discutés. Nous avons par la suite étudié des structures d´alumine avec des porosités cylindriques verticales. Des phénomènes de résonances et des signaux interférométriques ont fourni plusieurs paramètres élastiques de cette structure. La dernière partie est consacrée aux opales synthétiques. Les ultrasons laser sont utilisés pour sonder d´éventuel modes vibratoires. Certaines corrélations entre les bandes interdites (PBG) et les longueurs d´ondes de l´excitation/détection du système ont pu être dégagées afin de donner une description qualitative du comportement photonique.

In this communication, we present some results of laser ultrasonic experiments on nano and meso porous films and photonic crystals. In the beginning, low-k materials were studied with the pump probe technique. We start by presenting their mechanical and optical properties extracted through analysis of our transient reflectivity results. Our results were compared to data collected by other optical techniques. Some inhomogeneities in the mechanical properties were observed. Secondly, we focused on nano-porous alumina structure. Some resonance phenomena and interferometric measurements helped to determine its elastic properties and dimensions. The last part of this work was allocated to the study of synthetic opals. The pump-probe technique was used to probe the eigenmodes of the submicron spheres. We could also draw some correlations between the photonic band gap (PBG) structure and the excitation/detection wavelength. A qualitative description of their photonic behaviour was formulated.