L’invention concerne un procédé de réalisation d’une structure comprenant une couche mince de matériau semi-conducteur sur un substrat, comportant les étapes consistant à : réaliser une implantation d’espèces, sous une face d’un substrat donneur à partir duquel la couche mince doit être réalisée, de manière à créer une zone de fragilisation dans l’épaisseur du substrat donneur ; mettre en contact intime la face du substrat donneur ayant subi l’implantation avec un substrat support ; détacher le substrat donneur au niveau de la zone de fragilisation, pour transférer une partie du substrat donneur sur le substrat support et former la couche mince sur celui-ci ; caractérisé en ce que : l’étape d’implantation met en oeuvre une co-implantation d’au moins deux espèces atomiques différentes de manière à minimiser les rugosités basses fréquences au niveau de la structure obtenue après détachement ; et le procédé comporte en outre une étape de finition comprenant au moins une opération de recuit thermique rapide de manière à minimiser les rugosités hautes fréquences au niveau de la structure obtenue après détachement.