Добірка наукової літератури з теми "Courant ultra-rapide"

Dans ce travail, nous nous intéressons à la conception, à la réalisation de micro-OLEDs ultra rapides et à leur caractérisation en régime d’excitation électrique impulsionnelle nanoseconde. Les réponses ultra-rapides de ces μ-OLED sont obtenues par des électrodes spécifiques empruntées aux techniques micro-ondes. Cette combinaison de l’électronique organique et des techniques micro-ondes permet d’atteindre des valeurs record en termes de durée d'impulsion d’excitation ultra courte (5 ns) et de densité de courant ultra-intense (4,7 kA/cm2). Ces résultats ouvrent des perspectives vers la réalisation de la première diode laser organique.

Le magnétisme est omniprésent dans notre vie : boussoles, moteurs électriques, transformateurs, stockage magnétique pour le “cloud”… Comprendre comment l’aimantation d’un aimant se comporte face à des forces magnétiques extérieures est donc primordial. Le domaine de l’électronique de spin ultra-rapide s’intéresse à la dynamique des systèmes magnétiques aux échelles temporelles de la pico et de la femtoseconde, en essayant de les manipuler à l’aide de plusieurs leviers tels que la lumière, la chaleur ou les courants électriques.

La technologie térahertz (THz) a suscité un intérêt significatif dans la communauté scientifique en raison de sa position unique dans le spectre électromagnétique, complétant le gap entre les régions des micro-ondes et de l'infrarouge. Cette radiation est non ionisante et peut pénétrer divers matériaux sans les endommager, ce qui la rend très attirante pour de nombreuses applications potentielles. Les avancées récentes dans la technologie des lasers ultra-rapides ont élargi l'exploration du rayonnement THz à un large éventail de technologies passionnantes. Elle est désormais utilisée dans des domaines tels que la médecine pour de nouvelles techniques d'imagerie, en spectroscopie pour l'analyse des matériaux, dans les technologies de l'information et de la communication pour le transfert de données plus rapide, et même dans la sécurité, l'agriculture, le contrôle de qualité et la science des matériaux fondamentaux.Par conséquent, le développement de sources THz efficaces et réglables est devenu un défi au sein de la communauté THz pour développer davantage ces applications, motivant l'exploration de nouveaux matériaux et mécanismes d'émission THz. Dans mon projet de doctorat, j'ai exploré un nouvel émetteur THz : le matériau multiferroïque le plus connu, le ferrite de bismuth (BiFeO3). Ce matériau multiferroïque est particulièrement intéressant en raison de ses propriétés multiferroïques distinctives. Le BiFeO3 présente à la fois une large polarisation ferroélectrique et un ordre antiferromagnétique à température ambiante, offrant une interaction unique des ordres ferroélectriques et magnétiques et faisant de ce matériau un candidat prometteur pour la génération de THz.En utilisant un montage de spectroscopie d'émission THz que j'ai construit, avec sa détection électro-optique, j'examine l'émission THz de trois échantillons de BiFeO3 distincts. Le premier avec une polarisation dans le plan, un autre avec une polarisation hors plan, et un troisième présentant deux domaines avec deux différentes orientations de polarisation. Cette technique permet l'observation et l'analyse directes du rayonnement THz émis par ces échantillons suite à l'excitation laser au-dessus du gap.Les études expérimentales impliquent une analyse détaillée des signaux THz émis par les échantillons de BiFeO3 dans des conditions expérimentales variées. En variant les longueurs d'onde de la pompe, les orientations des échantillons, les directions de polarisation de la lumière de la pompe, et la puissance de la pompe, nous pouvons explorer comment ces facteurs influencent l'émission THz. Ensuite, nous séparent la dynamique ultra-rapide des porteurs (courant ultra-rapide) et les vibrations du réseau (phonons optiques) contribuant à ce signal THz émis. Enfin, en analysant leur réponse aux changements des paramètres expérimentaux, nous pouvons approfondir notre compréhension des mécanismes physiques contribuant à ces dynamiques ultra-rapides et à l'émission THz dans BiFeO3
Terahertz (THz) technologies have attracted significant interest in the scientific community due to their unique position in the electromagnetic spectrum, bridging the gap between the microwave and infrared regions. This radiation is non-ionizing and can penetrate various materials without causing damage, making it highly attractive for numerous potential applications. Recent advances in ultrafast laser technology have expanded the exploration of THz radiation into a wide range of exciting technologies. It’s now being used in fields like medicine for new imaging techniques, in spectroscopy for analyzing materials, in information and communication technology for faster data transfer, and even in security, agriculture, quality control and fundamental material science. Consequently, the development of efficient and tunable THz sources has become a major focus within the THz community to expand these applications further, motivating the exploration of new materials and emission mechanisms. In my PhD project, I have explored a promising new THz emitter: the well-known multiferroic material ‘Bismuth Ferrite’ (BiFeO3). This multiferroic material is particularly interesting due to its distinctive multiferroic properties. BiFeO3 exhibits both a large ferroelectric polarization and a antiferromagnetic order at room temperature offering a unique interplay of ferroelectric and magnetic orders and making this material a promising candidate for THz generation. Using a THz emission spectroscopy setup that I constructed, with its electro-optical sampling detection, I examine THz emission from three distinct BiFeO3 samples. First one with in-plane polarization, another with out-of-plane polarization, and a third presenting striped domains with two orientations of polarization. This technique allows for the direct observation and analysis of THz radiation emitted by these samples upon above gap laser excitation. The experimental investigation involves a detailed study of the THz transient signals emitted from the BiFeO3 samples under varying experimental conditions. By varying the pump wavelengths, sample orientations, directions of pump light polarization, and pump power levels, we can explore how these factors influence the THz emission. Following this, we extract the carrier dynamics (ultrafast current) and lattice vibrations (optical phonons) contributions to this THz transient. And finally, by analyzing their response to experimental parameters changes, we can have a deeper understanding of the physical mechanisms contributing to these ultrafast dynamics and THz emission in BiFeO3

Dans cette thèse, on s’intéresse à l'étude théorique et à la simulation numérique de la dynamique de charges et de spins dans des nano-structures métalliques. Ces dernières années la physique des nano-structures métalliques à connu un intérêt croissant, aussi bien d'un point de vue de la physique fondamental que d'un point de vue des applications technologiques. Il est donc essentiel d'avoir des modèles théoriques nous permettant de décrire correctement ce type d'objets. Cette thèse comporte deux études distinctes. Dans un premier temps on utilise un modèle semi-classique dans l'espace des phases afin d'étudier la dynamique de charges et de spins dans des films ferromagnétiques(Nickel). On décrit dans le même modèle le magnétisme itinérant et le magnétisme localisé. On montre qu'il est possible, en excitant le système avec un laser pulsé femtoseconde dans le domaine du visible, de créer un courant de spin oscillant dans la direction normal du film sur des temps ultrarapides(femtoseconde). Dans un second temps on s’intéresse à la dynamique de charge d'électrons confinés dans des nano-particules d'Or ou bien encore par des potentiels anisotropes. On montre que de telles systèmes sont des candidats intéressant pour faire de la génération d'harmoniques
In this thesis we focus on the theoritical description and on the numerical simulation of the charge and spin dynamics in metallic nano-structures. The physics of metallic nano-structures has stimulated a huge amount of scientific interest in the last two decades, both for fundamental research and for potential technological applications. The thesis is divided in two parts. In the first part we use a semiclassical phase-space model to study the ultrafast charge and spin dynamics in thin ferromagnetic films (Nickel). Both itinerant and localized magnetism are taken into account. It is shown that an oscillating spin current can be generated in the film via the application of a femtosecond laser pulse in the visible range. In the second part we focus on the charge dynamics of electrons confined in metallic nano-particles (Gold) or anisotropic wells. We show that such systems can be used for high harmonic generation

La demande de stockage de données a connu une croissance exponentielle, alimentée par la dépendance croissante du monde à l'égard de l'information numérique. Cette croissance a catalysé le développement de technologies plus rapides et plus éco-énergétiques. Ce développement coïncide avec les objectifs de la spintronique, un domaine visant à réduire la consommation d'énergie dans le stockage de données magnétiques en explorant des alternatives basées sur le spin. En conséquence, des recherches approfondies ont été consacrées à la manipulation de la magnétisation (c'est-à-dire les spins), qui est au cœur de la spintronique, formant un programme de recherche substantiel et durable. La vitesse et l'efficacité de cette manipulation dépendent des méthodes d'écriture utilisées et des propriétés des matériaux magnétiques impliqués, nécessitant ainsi une compréhension approfondie des mécanismes de manipulation sous-jacents. Parmi les différentes techniques d'écriture, l'utilisation d'impulsions laser ultracourtes (femtosecondes) a attiré une attention considérable en raison de sa capacité à exciter rapidement la magnétisation à l'échelle femtoseconde. Une seule impulsion laser femtoseconde a été démontrée pour induire une inversion complète de la magnétisation dans les matériaux magnétiques, un phénomène connu sous le nom de commutation optique complète indépendante de l'hélicité (AO-HIS). Cependant, le mécanisme sous-jacent et les critères de l'AO-HIS restent incomplètement compris. De plus, depuis le premier rapport de l'AO-HIS, cet effet a principalement été observé dans un groupe spécifique de matériaux magnétiques présentant une anisotropie magnétique perpendiculaire. De plus amples efforts et études sont nécessaires pour élargir l'applicabilité de l'AO-HIS. Pour atteindre cet objectif, cette thèse se concentre sur l'étude de l'AO-HIS dans une gamme de matériaux ferrimagnétiques et ferromagnétiques caractérisés par une anisotropie magnétique dans le plan. Nous utilisons des impulsions laser femtosecondes pour induire l'inversion de la magnétisation dans ces matériaux. De plus, nous entreprenons une exploration systématique visant à comprendre l'AO-HIS en modifiant les propriétés magnétiques des hétérostructures magnétiques. Cette manipulation comprend la variation des concentrations d'alliage, des températures de Curie, des épaisseurs et du type de couches magnétiques. Nous considérons nos résultats comme cruciaux d'un point de vue fondamental. Les résultats expérimentaux de cette thèse sont présentés dans trois chapitres (Chapitres 4 à 6). Dans le Chapitre 4, nous avons largement discuté de la commutation optique complète déterministe observée dans une large gamme de concentrations d'alliage et d'épaisseurs dans les films minces de GdCo magnétisés dans le plan, en utilisant un système de microscopie à effet Kerr magnéto-optique basé sur un laser. Les Chapitres 5 et 6 explorent le processus de transition des multiples aux inversions uniques de la magnétisation dans les matériaux ferromagnétiques magnétisés dans le plan, induit par des impulsions de courant de spin optiquement générées
The demand for data storage has experienced exponential growth, driven by the world's increasing reliance on digital information. This growth has catalyzed the development of faster and more energy-efficient technologies. This development coincides with the objectives of spintronics, a field aimed at reducing energy consumption in magnetic data storage by exploring spin-based alternatives. As a result, extensive research has been dedicated to the manipulation of magnetization (i.e., spins), which lies at the heart of spintronics, forming a substantial and enduring research agenda. The speed and efficiency of this manipulation depend on the methods of writing employed and the properties of the magnetic materials involved, thus requiring a comprehensive understanding of the underlying manipulation mechanisms. Among the various writing techniques, the utilization of ultrashort (femtosecond) laser pulses has gained considerable attention for its capability to rapidly excite magnetization on the femtosecond timescale. A single femtosecond laser pulse has been demonstrated to induce full magnetization reversal in magnetic materials, a phenomenon known as all-optical helicity-independent switching (AO-HIS). However, the underlying mechanism and criteria for the AO-HIS remain incompletely understood. Moreover, since the initial report of AO-HIS, this effect has mainly been observed in a specific group of magnetic materials exhibiting perpendicular magnetic anisotropy. Further endeavors and studies are necessary to broaden the applicability of AO-HIS. In pursuit of this goal, this thesis focuses on investigating AO-HIS in a range of ferrimagnetic and ferromagnetic materials characterized by in-plane magnetic anisotropy. We employ femtosecond laser pulses to drive magnetization reversal in these materials. Furthermore, we undertake a systematic exploration aimed at comprehending AO-HIS by altering the magnetic properties of magnetic heterostructures. This manipulation includes varying alloy concentrations, Curie temperatures, thicknesses, and the type of magnetic layers. We consider our findings crucial from a fundamental perspective. The experimental findings of this thesis are presented in three chapters (Chapters 4 to 6). In Chapter 4, we extensively discussed the deterministic AO-HIS observed in a broad range of alloy concentrations and thicknesses in in-plane magnetized GdCo thin films, utilizing a laser-based magneto-optic Kerr effect microscopy system. Chapters 5 and 6 delve into the recipe of transitioning from multiple to single magnetization reversals in in-plane magnetized ferromagnetic materials, induced by optically generated spin current pulses