Picosecond acoustics in metallic multilayers
Acoustique Picoseconde dans les multicouches métalliques
Résumé
This work deals with ultrasonics generation and detection in metallic multilayers with picosecond acoustics in order to generate high-frequencies (up to 1 THz) and eventually transmit it in materials. We have developped models that allow to calculate the optical and acoustical responses of the structures excited by very short laser pulses. On the one hand, we have studied the interface effects responsible for elastic anomaly in multilayers. Thus we have shown that the softening observed in Mo/Ni systems was due to interfacial alloys of which width was estimated at 1.3 nm. On the other hand, the study of periodic multilayers has enabled us to determine the existence conditions of resonant modes in bandgaps. We have showed how to calculate their frequencies and established selection rules for them. Finally, we have realised transmission experiments through a thick substrate and so demonstrated that it is possible to transmit higher frequencies than 200 GHz.
Ce travail porte sur l'excitation et la détection d'ultrasons dans des multicouches métalliques en acoustique picoseconde afin d'engendrer des ondes de hautes fréquences (jusqu'au THz) pour pouvoir éventuellement les émettre dans un matériau. Nous avons développé des modèles permettant de calculer les réponses optiques et acoustiques de structures excitées par des impulsions lasers ultrabrèves. D'une part, nous avons étudié les effets d'interface à l'origine de l'anomalie élastique dans certains systèmes multicouches et nous avons montré que l'adoucissement observé dans les systèmes Mo/Ni est dû à des alliages interfaciaux épais de 1,3 nm. D'autre part, l'étude des multicouches périodiques a permis d'expliciter les processus d'excitation et de détection de modes résonnants dans des bandes de fréquences interdites. Enfin, nous avons réalisé une expérience de transmission à travers un substrat épais et montré qu'on pouvait transmettre des fréquences supérieures à 200 GHz.
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