Variation de la largeur temporelle

L’objectif de cette partie est d’étudier l’impact de la largeur temporelle du signal d’excitation sur les propriétés de la réponse lumineuse. Un étalonnage du généra-teur d’impulsions électriques est effectué dans les mêmes conditions que la partie précédente. La figure 5.8 (a) présente les variations de la largeur à mi-hauteur effec-tive sur signal d’excitation en fonction de la consigne de largeur temporelle choisie. La consigne de l’amplitude est fixée à 680 mV. La droite en pointillés noirs indique une dépendance affine de la largeur à mi-hauteur effective du signal par rapport à la consigne. La pente est égale à 1.13 avec un décalage en ordonné de 65.8 ps. La fi-gure 5.8 (b) présente quant à elle l’amplitude effective du signal mesuré en fonction de la consigne de largeur temporelle. La figure montre une dépendance linéaire de l’amplitude, alors que la consigne de l’amplitude est fixée constante à 680 mV. Ce point met ainsi en évidence que la source utilisée n’a pas été en mesure de fournir des impulsions d’amplitude uniforme et de largeur à mi-hauteur différente.

Une étude de l’impact de la largeur à mi-hauteur du signal d’excitation est menée à partir des données de l’étalonnage. Les résultats de cette étude sont représentés par les figures 5.9 (a) et (b). Les mesures sont réalisées pour des largeurs à mi-hauteur effectives du signal d’excitation allant d’environ 920 ps à 1195 ps. La figure 5.9 (a) présente l’évolution de la largeur à mi-hauteur mesurée en fonction de la largeur à mi-hauteur effective de l’impulsion excitatrice. La tendance est linéaire. Ce résultat n’est pas évident au vu de l’étalonnage effectué. En effet, l’étalonnage a montré que l’augmentation de la consigne de largeur de l’impulsion entraine à la fois l’élévation de la largeur de l’impulsion excitatrice et de l’amplitude électrique réelle. L’aug-mentation simultanée de ces deux paramètres devrait engendrer une élévation non linéaire de la largeur à mi-hauteur optique, ce qui n’est pas le cas. D’après les résul-tats de l’étude en amplitude de la partie précédente, on peut alors se demander si la largeur de l’impulsion électrique a réellement un impact sur la largeur de la réponse optique. Pour répondre à cette question, nous avons comparé l’évolution de la lar-geur à mi-hauteur optique de cette étude par rapport à celle mesurée pour l’étude en amplitude. Pour pouvoir les comparer, on représente dans la figure 5.10 la largeur à mi-hauteur optique de cette étude en fonction de l’amplitude électrique mesurée.

5.2.2 Variation de la largeur temporelle

FIGURE 5.8 – La figure (a) représente la largeur à mi-hauteur du signal élec-trique mesurée en fonction de la largeur à mi-hauteur sélectionnée en consigne. L’impédance d’entrée de l’oscilloscope utilisée est réglée à 1 MΩ. Les mesures sont indiquées en points rouges. La droite en pointillés noirs est une régression linéaire d’équation 1.13x+ 65.8 ps. La figure (b) illustre l’évolution de l’ampli-tude électrique du signal en fonction de la largeur à mi-hauteur de la consigne. L’amplitude effective évolue linéairement alors que la consigne est fixé à 680 mV.

La figure 5.10 et la figure 5.7 (a) décrivent toutes les deux une évolution linéaire de la largeur à mi-hauteur mesurée, mais avec un coefficient directeur différent. La pente de la figure 5.10 est supérieure à celle de la figure 5.7 (a) (2.31 > 1.27). Cette différence montre que la largeur de l’impulsion électrique a bien une influence sur la largeur temporelle du signal optique, puisque la pente est plus élevée lorsque ce facteur augmente lui aussi avec l’amplitude électrique. Les gammes de tensions, et donc de températures électroniques étudiées, sont probablement trop étroites pour pouvoir mettre en évidence les non-linéarité attendues de la réponse optique.

La figure 5.9 (b) représente l’évolution des paramètres A et τ issus de l’appli-cation du modèle de décroissance exponentielle. Comme dans l’étude précédente, l’intensité lumineuse maximaleA croît de façon linéaire. La dernière mesure dif-fère de cette tendance car la jonction a changé de caractéristique durant la mesure. Contrairement à l’étude de la partie 5.2.1 (mesures deτ constantes),τ évolue ici de façon linéaire, comme ce qui est attendu d’après d’autres travaux [106, 180-182]. Les mesures temporelles étant limitées par la fonction de réponse instrumentale,τ est évalué comme étant inférieur à la résolution du système. L’évolution conjointe de la largeur à mi-hauteur et de l’amplitude effective du signal d’excitation implique probablement une élévation en température électronique plus importante que dans l’étude précédente. C’est pourquoi la figure 5.9 (b) révèle la croissance annoncée du paramètreτ avec des mesures légèrement supérieures à 200 ps. Les valeurs ex-traites deτ (> 200 ps), dans le cas d’une désexcitation radiative d’un bain d’électrons chauds, restent cependant surestimées au vu des résultats obtenus dans d’autres

tra-FIGURE5.9– Le graphique (a) représente l’évolution de la largeur à mi-hauteur du signal lumineux émis par la jonction en fonction de la largeur à mi-hauteur de l’impulsion excitatrice. Les mesures sont représentées par des points rouges. La droite pointillée est une régression linéaire d’équation 0.63 x - 248 ps. Le graphique (b) présente les variations de l’intensité lumineuse maximaleAet le temps de décroissanceτ en fonction de la largeur à mi-hauteur effective.A évo-lue linéairement comme dans l’étude précédente. En revanche,τ semble croître linéairement lui aussi en fonction de la largeur à mi-hauteur effective.

FIGURE5.10– La figure représente la largeur à mi-hauteur du signal optique en fonction de l’amplitude électrique mesurée. La droite en pointillée indique une régression affine, dont la valeur de la pente est de 2.31 ps.mV⁻¹.

thermalisation des électronsτ⁰ atteignant jusqu’à 2.5 ps pour une température élec-tronique deT_e= 1500 ˚K. L’évolution du paramètreτ dans la figure 5.9 (b) est donc discutable au vu de ces grandeurs. De plus, la largeur temporelle du signal d’exci-tation électrique est supérieure à la réponse optique (voir figure 5.5). Contrairement aux mesures pompe-sonde avec des impulsions lasers femtosecondes, la méthode employée ici ne permet pas de sonder temporellement des dynamiques aux mêmes