Modélisation de la dynamique électron-photon-phonon dans des nano-structures métalliques confinantes

Abstract

Nous présentons un travail théorique en forte adéquation avec des résultats d’expériences qui a pour but de mieux comprendre la nature des processus de génération et de relaxation ultrarapides de porteurs chauds dans les métaux. Nous avons développé un code basé sur la résolution de l’équation de Boltzmann pour les électrons et les phonons, qui prend en compte,la diffusion des électrons par les phonons et l’absorption de photons assistée par phonons. Nous montrons l’importance des processus de diffusion Umklapp dans les processus d’absorption tant via les collisions électron-électron que les collisions électron-phonon. La non linéarité du signal de thermoréflectance avec l’énergie déposée nous permet de relier de manière quantitative les signaux de thermoréflectance à la modélisation. À l’aide d’une approche de type Pn, nous résolvons numériquement l’équation de Boltzmann à une dimension spatiale pour les électrons, ce qui nous permet de traiter le transport ultra-rapide sur des dimensions spatiales allant du régime balistique ( 10 nm) à des dimensions de plusieurs centaines de nanomètres tout en mettant en évidence l’effet des porteurs chauds photo-induits sur la dynamique du transport ultrarapide. Ce travail de modélisation nous permet de modéliser les résultats expérimentaux obtenus au LOMA ainsi que des résultats expérimentaux de la littérature.