Thèse soutenue

Miroirs cristallins en AlGaAs pour la métrologie de l'espace-temps et leur application aux détecteurs d'ondes gravitationnelles
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Auteur / Autrice : Victor Hui
Direction : Raffaele FlaminioChristophe Dubarry
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique Subatomique et Astroparticules
Date : Soutenance le 01/04/2022
Etablissement(s) : Chambéry
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de physique des particules
Jury : Président / Présidente : Giovanni Lamanna
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Derome, Francesco Marin
Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Degallaix, Isabelle Sagnes

Mots clés

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Résumé

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Depuis les premières détections d’ondes gravitationnelles en 2015, les détecteurs d’ondes gravitationnelles Advanced LIGO et Advanced Virgo n’ont cessé d’améliorer leurs perfor-mances afin de pouvoir explorer et de comprendre de plus en plus les évènements ultra-violents de l’univers telles que la fusion de deux trous noirs ou d’un trou noir et d’une étoile à neutrons. Pour élargir leur horizon de détection, les détecteurs d’ondes gravita-tionnelles qui sont des instruments d’une grande complexité basée sur des interféromètres de plusieurs kilomètres de long doivent améliorer leur sensibilité de détection. L’une des principales sources de bruit qui vient limiter cette sensibilité est le bruit thermique brown-ien provenant de la fluctuation de la position de la surface du miroir équipant ces inter-féromètres. Ce bruit est notamment dominant dans le revêtement multicouche déposé sur le substrat en verre du miroir. Le travail de recherche qui a été mené au cours de cette thèse a eu pour objectif de comprendre et modéliser les mécanismes physiques qui vont générer ce bruit thermique et d’explorer des matériaux dont les propriétés optiques et mécaniques sont compatibles avec les exigences des détecteurs. Des matériaux monocristallins tels que l’AlGaAs et le GaAs se révèlent être de très bons candidats pour obtenir des revêtements avec un faible bruit thermique et d’excellents spécifications optiques (faible diffusion et ab-sorption optique). La réalisation de revêtements de miroirs à partir de tels matériaux a été conduite au cours de cette thèse avec le transfert de couches minces faites en AlGaAs/GaAs depuis son substrat natif de GaAs vers un substrat de verre. Ce travail expérimental a permis l’exploration de nombreuses technologies en lien avec la physique des matériaux tels que le traitement de la surface, le collage direct, la gravure chimique et différentes techniques de caractérisations pour valider le protocole de transfert. Finalement, le trans-fert de 35 paires de couches cristallines AlGaAs/GaAs depuis un substrat de GaAs vers un substrat de verre sur des plaques de 10 centimètres de diamètre a pu être réalisé pour concevoir un miroir de Bragg cristallin.