HDR

Lundi 14 Décembre 2020 à 14h00.

Nanomécanique et nanoélectronique en émission de champ

''La première partie de mes travaux a porté sur les dispositifs nanoélectromécaniques en condition d’émission électronique dans le vide par application d’un fort champ électrique, ayant comme principal but l’étude des propriétés mécaniques des nanostructures. Après une investigation théorique du comportement des nano-poutres dans ces conditions de fort stress axial et une évaluation des différentes stratégies de détection des vibrations mécaniques, je me suis intéressé à l’augmentation du facteur de qualité des nanofils vibrants de SiC jusqu’à des valeurs Q>105 à température ambiante, ce qui nous a permis de mettre en évidence plusieurs phénomènes de couplage : 1. Avec le circuit RC alimentant l’émission de champ, ce qui a donné naissance à des auto-oscillations mécaniques ; 2. Couplage électrostatique linéaire entre deux résonateurs, ce qui ouvre la voie à l’étude de comportements collectifs et 3. Couplage non-linéaire entre les deux polarisations d’un même mode de flexion d’un résonateur au-delà du régime de Duffing donnant naissance à une polarisation circulaire hybride. Les mêmes études sur des nanotubes de carbone monofeuillets ont permis d’obtenir des facteurs de qualité mécanique Q>25000 et de mettre ainsi en évidence la nature viscoélastique de la dissipation intrinsèque dans ces objets de taille ultime. Cette expérience va être complétée avec la mesure de la dissipation inter-parois dans des nanotubes multifeuillets, qui a été prédite comme étant dominante par rapport à la dissipation intrinsèque d’un seul feuillet.
L’étude de l’émission de champ des nanotubes de carbone monofeuillets a également mis en évidence l’énorme potentiel de ces sources d’électrons dans le vide, à la fois pour des études fondamentales, comme par exemple l’émission en « escalier de Coulomb » due au caractère discret de la charge électrique, et pour les application technologiques grâce à la brillance inégalée de ces émetteurs et à leur stabilité à température ambiante. Nous comptons poursuivre ces mesures avec des études en champ très proche pour mettre en évidence les résonances de Gundlach et, parallèlement, sous illumination laser pulsé femtoseconde afin d’associer l’excellente résolution spatiale de l’émetteur à la résolution temporelle de ces pulses lumineux, tout en ajoutant une filtration en énergie des électrons émis, comme nous l’avons montré pour la photoémission de pointes en tungstène.

Membres du jury / members of the jury:
· Catherine Journet-Gautier (UCB Lyon)
· Adrian Bachtold (ICFO Barcelona)
· Sébastien Hentz (CEA LETI Grenoble)
· Bernard Legrand (LAAS Toulouse)
· Eddy Collin (Institut Néel, Grenoble)

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