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Non-linéarité d’ondes ultrasonores et instabilité électro-acoustique dans les semi-conducteurs piézo-électriques

Non-linéarité d’ondes ultrasonores et instabilité électro-acoustique dans les semi-conducteurs piézo-électriques

par Jacob Szeftel - ENS Cachan/LPQM

le mercredi 18 MARS 2009 à 11:00 Salle IAM 4ième étage

A la suite des recherches effectuées dans les années 60 et portant sur l’amplification des ultrasons dans un semi-conducteur piézo-électrique parcouru par un courant continu, on a observé l’apparition, au-delà d’un champ seuil de l’ordre de 700V/cm, d’un soliton de champ élevé ( 3500V/cm) de quelques mm de large se déplaçant à la vitesse du son. L’observation d’un effet Brillouin géant a mis en évidence la présence d’une puissance acoustique considérable à l’intérieur du soliton. Malgré un effort théorique intense, aucune interprétation ne put être trouvée, ce qui conduisit finalement à un désintérêt total au début des années 80. Ce travail a permis d’établir que l’interaction piézo-électrique donne naissance à un courant continu, dirigé en sens inverse du courant ohmique, de telle sorte que la conductivité finit par devenir négative, ce qui déclenche l’instabilité. Mais le soliton est en fait constitué d’un train d’onde cohérent dans le domaine des hyperfréquences d’amplitude énorme ( 7000V/cm) dont on ne n’observait que la valeur moyenne à cause de la limitation basse fréquence de la méthode de détection utilisée. Comme on montre que la permittivité électrique est renormalisée à zéro par la partie linéaire du couplage piézo-électrique, toutes les propriétés du soliton sauf sa largeur, y compris la fréquence et l’amplitude du train d’onde hyperfréquence, sont déterminées par les termes non-linéaires du couplage piézo-électrique. On propose un nouveau type de générateur hyperfréquence comme application de cette étude.

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