• Langue : Français
• Discipline : Sciences physiques
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 01/01/2007

Résumé en langue originale

Ce travail présente mes résultats de recherche sur les propriétés dynamiques des interfaces et des systèmes composites. Il comporte deux volets: Le premier volet concerne la propagation et la localisation des excitations élémentaires (phonon, photon et électron) dans les matériaux multicouches unidimensionnels (1D) qui peuvent être, selon les cas, périodiques, quasipériodiques ou juste composées de quelques couches déposées sur un substrat ou insérées entre deux substrats. Notre intérêt a porté principalement sur la propagation des ondes acoustiques dans les matériaux multicouches de type élastique/acoustique ou piézoélectrique ainsi que sur les ondes électromagnétiques dans les super-réseaux diélectriques. Quelques travaux ont aussi porté sur les états électroniques dans les multipuits quantiques et les superréseaux semi-conducteurs. Notre objectif a été d'étudier l'effet de la présence des inhomogénéités dans ces structures telles que: la surface libre, l'interface avec un substrat homogène ou l'existence d'une cavité (défaut plan). Les résultats sont obtenus à partir d'un calcul analytique détaillé des fonctions de Green afin d'accéder à différentes quantités physiques telles que: les relations de dispersion, les densités d'états locale et totale et les coefficients de réflexion et de transmission. Dans le cas des ondes acoustiques de polarisation transverse et sagittale, nous avons mis en évidence différents modes guidés dans les couches adsorbées et les super-réseaux. Nous avons démontré analytiquement une règle générale sur l'existence des modes de surface et d'interface dans les super-réseaux solide-solide et solide-fluide ainsi que des relations exactes entre les densités d'états et les temps de phase en réflexion et en transmission dans les super-réseaux finis. Aussi, nous avons montré que les structures lamellaires peuvent être utilisées comme mirroirs et fIltres acoustiques. La propagation des ondes électromagnétiques de polarisation TE et TM dans les multicouches optiques a été étudiée en présence des différentes inhomogénéités citées ci-dessus. La possibilité d'existence de gaps omnidirectionnels et de fIltrage par ces structures est clairement démontrée. EnfIn, en utilisant le modèle de Kronig-Penney, nous avons abordé les états électroniques associés à l'interface entre un super-réseau semi-conducteur à base complexe et un substrat homogène. Le deuxième volet concerne la propagation et la localisation des ondes électromagnétiques dans les guides d'onde quasi-unidimensionnels à base de câbles coaxiaux. Ceux-ci sont constitués par des structures en peigne ou contenant des boucles (symétriques ou asymétriques). L'objectif est de montrer les propriétés de transport dans ces matériaux en termes de structures de bandes, spectres de transmission, vitesses de groupe dans différents types de structures périodiques et quasi-périodiques. Pour les systèmes périodiques, nous avons montré l'existence de deux types de gaps: des gaps de type Bragg dus à la périodicité et des gaps dus aux zéros de transmission induits par les résonateurs latéraux ou par les boucles asymétriques. L'existence des modes de surface et de cavité au sein de ces systèmes a été montré et leur comportement étudié. L'analyse du temps de phase (ou de la vitesse de groupe) a permis de distinguer différentes régions de fréquences où la dispersion peut-être très normale (resp. anormale) et par conséquent la vitesse de groupe subluminique (resp. superluminique voire négative). A titre d'application, nous avons proposé des modèles pour réaliser un démultiplexeur ou un interrupteur on/off à partir de ces cristaux photoniques. Dans le cas des systèmes quasi-périodiques de type Fibonacci, nous avons étudié quelques propriétés qui caractérisent ces systèmes telles que l'auto-similarité et la loi d'échelle ainsi que des modes de surface spécifiques à ces structures.