Dynamique des phonons dans de nouveaux matériaux et structures hybrides

Des structures multicouches d'une épaisseur nanométrique, caractérisées par des contrastes dans les propriétés élastiques, présentent des avenues prometteuses pour l'ingénierie et la manipulation des phonons acoustiques à l'échelle nanométrique. Les cavités nano-acoustiques semi-conductrices, en particulier celles basées sur des réflecteurs de Bragg distribués (DBRs), ont démontré des capacités uniques à confiner simultanément la lumière et les phonons acoustiques. Ce double confinement améliore la génération et la détection des champs phononiques, rendant ces structures attrayantes pour des applications à ultra-hautes fréquences et comme plateformes pour simuler des systèmes à l'état solide. Dans cette étude, nous explorons davantage les possibilités des nanostructures hybrides qui pourraient être à la fois réglables et réactives à des changements ultrarapides des propriétés élastiques induits par des stimuli externes tels que la température, l'humidité et les champs électriques. En nous appuyant sur nos simulations théoriques, notre enquête expérimentale se concentre sur la dynamique des phonons acoustiques s'étendant sur la plage de fréquences de 5 à 500 GHz, utilisant des expériences de réflectivité transitoire ultrarapide par pompage et sonde dans le proche infrarouge. Les matériaux étudiés incluent des multicouches de SiO2/TiO2 mésoporue avec un transducteur en Nickel, un DBR GaAs/AlAs incorporant du SiO2 mésoporeux comme couche de cavité ouverte, des multicouches YBCO/STO, et d'autres matériaux potentiellement réactifs. Notre objectif à long terme est de découvrir les interactions entre ces nanostructures et les stimuli externes à travers une expérimentation systématique, éclairant leur réglabilité et leur réactivité. Nos résultats expérimentaux ouvrent la voie au développement de technologies de détection nanoacoustiques et de nanodispositifs optoacoustiques reconfigurables.