Note publique d'information : Les « cermets» sont des matériaux hétérogènes composés de grains métalliques de tailles
manométriques figés dans un isolant, ou posés sur un substrat de verre. Au voisinage
du seuil de percolation, ces matériaux sont caractérisés par une géométrie fractale
et une absorption anormale dans la gamme de fréquences du proche infrarouge correspondant
à. des exaltations de champ électromagnétique localisées. Notre étude numérique concerne
leurs propriétés optiques et morphologiques. En premier lieu, nous nous sommes attachés
dans ce mémoire, à. présenter la théorie de la percolation, ainsi que les grandeurs
et les modèles essentiels qui nous ont permis d'étudier statistiquement les couches
métalliques semi-continues. Nous présentons ensuite l'élaboration d'un nouveau programme,
fondé sur un algorithme de Monte-Carlo cinétique. Ce programme tient compte des interactions
entre grains à l'aide d'un potentiel inter-atomique semi-empirique et permet ainsi
de simuler les différents stades de la croissance de films minces d'or. Cette simulation
est, à. notre connaissance, la seule à. donner. des résultats quasiment identiques
aux .clichés pris par microscopie électronique à transmission de ces couches. La seconde
partie de cette thèse est, quant à elle, consacrée à l'étude optique des cermets.
En modélisant les grains d'or par des sphères métalliques polarisables posées sur
un réseau carré de sites et en nous plaçant dans l'approximation quasi-statique, nous
avons calculé l'interaction d'une onde sonde avec ces surfaces en tenant compte des
intéractions dipolaires. Enfin, nous avons étendu notre étude aux échantillons à.
trois dimensions,en les modélisant par des réseaux aléatoires de liens. Grâce à une
nouvelle méthode numérique, nous avons rigoureusement résolu l'hamiltonien de Kirchhoff
dans ces systèmes. Nos résultats montrent qu'i\. deme dimensions, la localisation
des champs exaltés à la surface des cermets dépend de la polarisation de l'onde incidente.
Nous avons aussi montrés que lorsque l'épaisseur des réseaux 3D était faible devant
la longueur d'onde de l'onde incidente, leur comportement était proche de celui des
réseaux 2D.
Note publique d'information : Cermets» are heterogeneous materials containing nanometric metallic grains embedded
in an insulating substrate or deposited on a glass substrate. Near the percolation
threshold, these materials are characterized by their fractal geometric morphology
and by an anomalous beorption of electromagnetic waves all over the near-infrared
range corresponding to g1ant localized fluctuations of electomagnetic fields. Our
nurnerical study is based on their optical and orphoIogical properties. We first Cocus
on the percolation theory and on funamental modeles which allowed us to statistically
study these semi-continuous films. We present then the elaboration of a new program,
based on a Kinetic Monte-Carlo algorithm. With the help of a semiempirical interatomic
potential to take into account the grains interactions, this program allowed us to
simulate the different steps of the growth of gold thin films. From our knowledge,
this model is the only one ·to g1ve qua.si-identical results to the micrographs obtained
by transmission electron microscopy at every step. The second part of our study is
concerned with the optical properties of « cermets» . We have calulated, on these
systems, local electric field intensities by repla.cing the film's morphology by a
square lattice of polarizable metallic spheres in the quasi-static approximation.
Finally, we used random cubic lattices of bonds to simulate three dimensional samples.
With the help of an exact and very efficient numerical method we rigorously solved
the Kirchoff's Hamiltonian for these systems. Our results show that the surface position
of the exalted fields strongly depends, for bidimensionalsamples, on the polarisation
of the incident wave. When the thickness of the hree dimensional samples is small
in front of the wavelength of the incicident wave, their behavior is very similar
ta the bidimensionals ones.
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