Thèse de Mina Bionta (LCAR), Septembre 2015


New experiment for understanding the physical mechanisms of ultrafast laser-induced electron emission from novel metallic nanotips

Lieu : Salle de séminaire IRSAMC (Bât 3R1B4, 3e étage)

Résumé : Cette thèse étudie l’interaction de nanopointes avec des impulsions laser ultracourtes pour observer l’émission photo-assistée d’électrons. Plusieurs mécanismes physiques entrent en jeu, chacun ayant une signature unique identifiable dans le spectre d’énergie des électrons.
Nous avons développé une nouvelle expérience pour observer et identifier ces mécanismes d’émission. Ceci inclut le développement complet d’une système laser flexible (notamment un amplificateur optique non colinéaire (NOPA) haute cadence), une chambre ultra-vide avec détecteur d’électrons (mesure de spectre d’électrons et carte 2D de l’émission) et un dispositif de nanopositionnement de la pointe dans le focus du laser, et enfin la fabrication et caractérisation de pointes diverses (en collaboration avec les laboratoires CEMES (Toulouse) et GPM (Rouen)).
Nous avons observé l’émission photo-induite d’électrons à partir de nanopointes de différents matériaux (tungstène, argent, et une nouvelle pointe formée autour d’un nanotube de carbone unique). Nous avons confirmé l’observation de pics ATP (signature de la photoémission au dessus du seuil) sur une pointe de tungstène. Nous avons détecté la première émission induite par laser à partir de nanocône de carbone unique. Enfin, nous avons observé un plateau dans le spectre d’énergie des électrons d’une pointe d’argent, signature de la recollision et rediffusion des électrons sur la pointe. Pour identifier et caractériser ces mécanismes, des études variées ont été faites en fonction de la tension appliquée sur la pointe, du taux de répétition du laser, de sa polarisation, de sa puissance et de sa longueur d’onde. En utilisant la forme du spectre des photoélectrons, nous avons pu extraire des informations sur l’interaction : le facteur d’amplification du champ laser proche de la nanopointe et la probabilité d’absorption d’un photon au dessus du seuil.

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