Augmentation de l’amplitude des ondes de spin

On peut constater que plus on augmente la puissance de la pompe, plus les amplitudes des ondes de spin augmentent. Nous regardons principalement l’effet Kerr polaire ; les oscillations

ob-servées représentent plus particulièrement le δθ(t). On peut aisément observer sur nos courbes Fig. 8.14 ou encore de façon plus nette sur Fig. 6.7, qu’une sorte de pic pousse au temps court. Celui-ci se comprend grâce à l’Eq. 8.13 ou encore grâce à l’Eq. 8.1 où l’on voit que le couple principal de l’excitation optique s’applique sur δθ.

Afin de mieux mettre en évidence ce phénomène, plutôt que de porter l’amplitude des oscil-lations issues d’un ajustement pouvant être parfois approximatif (Fig. 8.19), on peut regarder les signaux bruts du premier pic pour lesquels on a retiré la partie aux temps négatifs agis-sant comme un offset. Cette approche permet de mieux approcher les courbes expérimentales lorsque qu’aucun ajustement correct n’a pu être réalisé et suppose que la position de ce pic maximum ne dépend pas de la puissance, ce qui est plutôt bien vérifié expérimentalement (cf Fig. 6.7 par exemple). Le résultat du traitement est porté sur la Fig. 8.18 pour Mn7P4.3 et Mn7P2.6 avec une échelle logarithmique.

On peut constater que l’amplitude de l’excitation en fonction de la puissance de la pompe varie comme une loi puissance et ce de façon plus ou moins universelle sur nos échantillons. Contrairement aux fréquences de précession qui vont plutôt représenter la température sta-tionnaire du système, ce premier pic va représenter l’amplitude du couple que l’excitation va imposer au système. Si on considère l’équation de la chaleur avec le terme source, les coefficients thermiques sont tels que l’on peut considérer que l’établissement de la température est presque instantanée. Nous nous heurtons toutefois au fait que nous connaissons mal les constantes de temps relatives à l’excitation, celle-ci pouvant varier en fonction de la puissance. Par exemple, en supposant un temps d’excitation très court constant en fonction de la fluence, dès 10 µJ cm−2 on arrive à des ∆T dépassant la Tc (85 K) ce qui ne semble pas raisonnable.

Les variations telles qu’on peut les observer sont cohérentes avec ce que l’on peut retrouver dans la littérature sur (Ga,Mn)As . Citons en particulier l’étude de Zahn et al.[214] où même si les auteurs n’ont pu observer des ondes de spins, l’amplitude en fonction de la fluence possède exactement les mêmes caractéristiques que celles présentées ici même avec une saturation de l’excitation optique . La différence entre Zahn et al. et nous étant simplement que les auteurs travaillent à des fluences 1000 fois plus forte que nous. D’autres comme Nemec et al. [184] ou encore Qi et al. ont pu trouver le même genre de résultat. En particulier Qi et al. ont interprété la présence d’un plateau à forte puissance de pompe comme étant due à un réalignement de l’aimantation suivant un axe de type [1-10]. Ce dernier point interdirait toute excitation par variation des constantes d’anisotropies ce qui indiquerait alors un autre processus d’excitation. Temps d’excitation variable?

Un indice nous permettant de dire que le temps d’excitation varie en fonction de la puissance est donné par le fond exponentiel. Lors de nos précédentes études, nous avions identifié l’origine de ce fond exponentiel à δMs/M_s (C?), un terme variant en sin 2(φ0 − β) (φ0 ≈ 0 ). Nous venons de voir que varier la fluence de la pompe est équivalent à augmenter la température stationnaire d’un échantillon. φ0 étant une fonction de la température, lorsque l’on augmente la fluence et nous devrions retrouver une trace d’une exponentielle dans nos signaux. Dans un premier temps, à basse puissance nous avons fait en sorte d’annuler C? ou tout du moins le rendre aussi faible que possible. Ensuite nous avons augmenté la fluence.

Nos ajustements de courbes ont révélé qu’il était toujours nécessaire de considérer une expo-nentielle lorsque l’on augmente la fluence, mais sur des temps plus courts (ex : à Fpompe=54 µJ cm−2, on a τup= 183 ps et τdown = 457 ps) en comparaison des temps du δMs/M_s trouvé dans la

par-8.4 Excitation optique et effets de la pompe 149

Figure 8.19: a: Evolution des amplitudes des ondes de spin et de l’exponentiel en fonction de la fluence ; b: Evolution de la position du maximum de l’exponentiel en fonction de la fluence.

Echantillon Mn₇P_4.3 ; T=12 K ; polarisation pompe :  [110] ; polarisation sonde :  [100]

tie précédente (τup= 123 ps et τdown = 1250 ps) ce qui signifie que l’exponentielle que nous mesurons ici tire son origine physique d’un phénomène différent.

Il est néanmoins surprenant de ne pas voir réapparaître le signal que nous avons attribué à

δM_s/M_s, celui-ci étant une fonction dépendante de φ0 et nous voyons encore une fois la limite de notre première interprétation. Toutefois, lorsque l’on fait varier la température, la signature dynamique de ce signal semble avoir la même dépendance en polarisation comme si φ0 était constant en température. Cette hypothèse a été testée avec le modèle des variations des Ki, très sensible à la valeur de φ0 et très rapidement aucune variation des Ki ne permet de tenir compte des amplitudes mesurées. Cela signifie que φ0 varie en fonction de la température, en accord avec nos précédentes expériences d’effet Voigt.

Sachant que l’augmentation en fluence est équivalent à une augmentation de température, il est peu surprenant de ne pas voir réapparaître ce signal attribué à δMs/Ms. Le signal exponen-tiel que l’on peut observer dans les expériences en fonction de la fluence est probablement dû à la convolution de l’excitation et pour la différencier de la désaimantation, nous l’avons noté

D„. La position temporelle du pic de cette exponentielle (tmax) porte alors la signature de la durée de l’excitation. tmax passe d’une valeur inférieure à 100 ps à une valeur proche de 400 ps avec une tendance vers l’obtention d’un plateau ce qui signifie que plus la fluence augmente, plus l’excitation s’allonge ce qui mécaniquement entraîne une augmentation de l’excitation. Ce point n’a encore jamais été évoqué dans la littérature et la question de la durée précise fait encore l’objet de travaux de notre part.