Author: Nicolas Berton
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ISBN: 9780494802717
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Author: Mourad Bounhalli
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Languages : fr
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La surface d'un matériau exposé à une irradiation laser à une fluence proche de son seuil d'ablation laisse apparaître des structures périodiques LIPSS (Laser Induced Periodic Surface Structure) d'orientation dépendant de la polarisation de faisceau incident et dont la période est de l'ordre de la longueur d'onde. Les causes de ce phénomène qui suscite l'attention des chercheurs depuis plus d'une trentaine d'années sont maintenant bien connues. Cependant, son étude dans le cadre de l'utilisation récente de lasers à impulsions ultra-brèves fait surgir de nouvelles interrogations et relance l'intérêt pour le sujet. Ce travail est consacré à l'étude dynamique de la formation des nanostructures sur une surface métallique suite à une interaction laser femtoseconde. Nous nous intéressons aux mécanismes responsables de la formation de ces structures et nous proposons des explications permettant de comprendre leur origine. Dans le premier chapitre on présente une étude de l'état de l'art sur la formation des LIPSS, on y aborde les paramètres influant sur la formation de ces structures ainsi que les différents modèles explicatifs élaborés par les chercheurs. Ce chapitre traite également de l'interaction laser matière et de ses différents processus. Le deuxième chapitre met l'accent sur les dispositifs expérimentaux réalisés dans ce cadre. Le troisième chapitre présente, quant à lui une étude expérimentale permettant de rendre compte du rôle de l'excitation du plasmon de surface dans la formation de LIPSS. Dans le quatrième chapitre on analyse les résultats relatifs à l'influence du couplage électron phonon sur la formation des LIPSS. Enfin, le cinquième et dernier chapitre met en évidence le rôle de la relaxation électron-phonon sur la formation des LIPSS à l'aide d'une expérience pompe-sonde.

Author: Samuel Turgeon
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Languages : fr
Pages : 56

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L'étude des interactions laser-verre est d'un grand intérêt en raison des différentes applications qui en découlent. Dans le cadre de ce champ d'études, ce projet de recherche s'intéresse plus particulièrement aux interactions laser femtoseconde-verres chalcogénures, et cible lesinteractions impliquant des verres à base d'arsenic et de soufre. Des verres riches en sulfures ont été préparés dans le domaine binaire AsxS100-x avec x variant entre 10 et 40. Les verres ont été préparés dans des ampoules scellées sous atmosphère contrôlée et leurs caractéristiques thermiques, optiques et structurales ont été explorées. Les interactions laser-verre ont été étudiées en utilisant un laser femtoseconde opérant à 800 nm. Les études ont été réalisées de manière systématique en variant la puissance et le temps d'exposition du laser. Des études similaires ont également été réalisées à deux autres longueurs d'onde, soit 400 nm et 266 nm. L'interaction laser-verre chalcogénures a induit la formation de nanostructures avec des caractéristiques variant en fonction du temps d'exposition et aussi en fonction de la longueur d'onde d'irradiation. Les analyses de surface parmicroscopie électronique à balayage (SEM) et par microscopie de force atomique (AFM) ont montré une ablation de surface et une forte expansion sous irradiation à 800 nm. Différentes structures ont été formées à la surface du verre et leurs caractéristiques structurales ont été étudiées par spectroscopie Raman. Finalement, dans le but de comprendre l'effet d'ajout de soufre sur la formation des nano-structures, une corrélation a été faite entre les différentes structures observées en se basant sur les différents modèles déjà reportés dans la littérature.

Author: Karine Gouriet
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Languages : fr
Pages : 166

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Le but de cette étude est de comprendre la formation et l’évolution des nano-agrégats créés lors de l’ablation laser à courtes impulsions. L’ablation du matériau, la formation et l’évolution du panache sont simulées à partir d’un modèle combinant la dynamique moléculaire (DM) et la technique de simulation directe de Monte Carlo (DSMC). L’influence des paramètres des agrégats et du milieu gazeux entourant l’agrégat sur ses processus d’évaporation et de condensation est analysée au moyen de la DM. Les taux d’évaporation et de condensation obtenus sont directement transférés à la partie DSMC du modèle combiné. Enfin, plusieurs simulations DM-DSMC de l’expansion du panache à grande échelle démontrent la dynamique du panache et l’évolution des agrégats. Deux mécanismes d’évolution d’agrégats sont mis en évidence : par éjection du matériau et par les collisions lors de l’expansion du panache. Une comparaison de nos résultats avec les expériences montre un bon accord pour la prédiction de la distribution en taille des agrégats

Author: Rémi Torres
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Languages : fr
Pages : 114

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Il a été montré récemment (Mazur et al, Harvard University) qu'un moyen simple d'améliorer le rendement des cellules solaires photovoltaïques actuelles pouvait être obtenu en irradiant la structure du silicium avec des impulsions laser femtoseconde en présence d'un gaz sulfuré (SF6). Cette irradiation entraîne la formation de micro-structures érigées (spikes) sur la surface. Celle ci devient ainsi fortement absorbante au rayonnement solaire (black silicon). Le travail effectué durant cette thèse a porté sur plusieurs points. Dans un premier temps une étude complète a été menée sur les différents paramètres expérimentaux permettant la création de ces micro-structures à la surface du silicium. Parallèlement, des séries d'expériences ont été menées pour permettre la compréhension des mécanismes physiques entraînant leur formation. Par la suite, les surfaces de silicium micro-structurées ont été caractérisées optiquement. Les résultats obtenus permettent d'avoir une absorption de 96 % du silicium dans les spectre UV et visible. Des cellules solaires complètes ont été réalisées afin d'en caractériser électriquement les performances.

Author: Jimmy Yi-Jie Jia
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Languages : en
Pages : 85

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(Cont.) electron diffraction analysis and energy dispersive x-ray (EDX) analysis, a surface layer of clearly modified material was identified as amorphous silicon (a-Si). This demonstrates that conventional heating of adjacent material occurs during femtosecond pulsed laser ablation. Furthermore, cross sectional transmission electron microscopy allows direct measurement of the extent of the heat-affected zone. Secondary effects were also observed in the SOI structures. An a-Si layer was observed below the insulator (SiO2) layer, indicating that the SiO2 is transparent to the laser beam and that the a-Si formed without ablation or recondensation. There was also undercutting of the top layer of silicon as well as the formation of bubble in the oxide layer. These observations also provide evidence for the nature and extent of heating that occurs during femtosecond pulsed laser ablation.