Applications du rayonnement harmonique à l’interaction UVX-solide : dynamique de relaxation à haute densité d’excitation et endommagement de surface

Les nouvelles sources de rayonnement dans l’extrême-UV (UVX: 10-100nm), telles que le rayonnement harmonique (RH) d’ordre élevé, délivrent des impulsions cohérentes, de durée ultra-brève, permettant des études à fort éclairement et de dynamique ultra-rapide, dans de nombreux domaines. Le travail présente deux applications du RH à la physique du solide. La première partie décrit la source par génération d’harmoniques d’ordre élevé dans les gaz et la ligne optique pour l’interaction RH/solide. La deuxième partie présente l’étude des effets de haute densité d’excitation dans les cristaux diélectriques scintillateurs – tungstates et fluorures -, à partir de la luminescence résolue en temps. Le « quenching » de la luminescence aux temps courts reflète la compétition entre processus de recombinaison radiative et non-radiative des excitons auto-piégés (STE). A haute densité d’excitation, ceux-ci sont attribués à l’interaction mutuelle entre STE. La troisième partie présente les études d’endommagement, par irradiation UVX, de différents matériaux, conducteurs (carbone amorphe) et isolants (polymères organiques tels que le PMMA). Dans le PMMA, en régime de désorption (0,2 mJ/cm2, sous le seuil d’ablation), les modifications de la surface (cratères) traduisent des transformations radiochimiques dépendant de la dose, que nous tentons d’identifier. A faible dose, la rupture des chaînes polymères induit la fragmentation et la volatilisation rapide du matériau. A forte dose, la formation de nouvelles liaisons chimiques rend la surface plus résistante et ralentit la désorption. Avec l’amélioration des sources, les perspectives d’application du RH à la physique des solides sont prometteuses.