Simulation depuis l'échelle atomique pour le durcissement des composants électroniques et optoélectroniques (HDR) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2014

Modelling from the atomic scale for the hardening of electronic and optoelectronic components

Simulation depuis l'échelle atomique pour le durcissement des composants électroniques et optoélectroniques (HDR)

Résumé

This document written to obtain the French accreditation to supervise research presents the studies I conducted at CEA Arpajon since 2002 on the atomic scale modelling for the hardening of electronic and optoelectronic components. During an irradiation, the properties of materials of the components could be modified by the creation of point defects or by the activation of point defects generated during the manufacturing process. The aim of my studies is to obtain a better understanding of the physical and chemical properties of these point defects at the atomic scale. My work is organized in three parts: the study of the generation of defects during the manufacturing process, the characterization of defects in bulk materials and the consequences for the presence of point defects on the macroscopic properties of a component (such as electrical properties for microelectronic components or transmission properties for fiber optics). Studied materials are mostly oxides (silica, hafnia, germania). For these studies, I used quantum chemistry methods such as first principles calculations in the framework of Density Functional Theory, but also methods going beyond Density Functional Theory such as Many Body Perturbation Theory or methods on larger time and length scale such as Kinetic Monte Carlo, for which specific codes have been developed. This document contains my resume, a sum-up of the studies I did, future research and a selection of publications.
Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches présente les études que j’ai effectuées depuis 2002 au CEA Arpajon sur la modélisation à l’échelle atomique pour le durcissement des composants pour la microélectronique et l’optoélectronique. Lors d’une irradiation, les propriétés des matériaux constituants les composants peuvent être modifiées par la création de défauts ponctuels par déplacement atomique ou l’activation par ionisation de défauts ponctuels pré-existants générés lors de processus de fabrication des composants. L’objectif de mes études est d’obtenir une meilleure compréhension de la physico-chimie de ces défauts ponctuels à l’échelle atomique. Mon travail s’est organisé autour de trois axes : la compréhension de la création des défauts lors du processus de fabrication, la caractérisation des défauts dans les matériaux et l’impact des défauts sur les propriétés macroscopiques du composant (par exemple, ses propriétés électriques dans un composant de la microélectronique ou ses propriétés de transmission optique pour une fibre optique). Les matériaux étudiés ont été principalement des oxydes (silice, dioxyde de germanium, dioxyde d’hafnium). Pour cela, j’ai utilisé des méthodes de modélisation quantiques dîtes ab initio reposant sur la théorie de la Fonctionnelle de la Densité mais aussi des méthodes allant au-delà de la Fonctionnelle de la Densité comme les méthodes de perturbation à plusieurs corps et des méthodes permettant d’atteindre de plus grandes échelles comme les méthodes Monte Carlo Cinétique, pour lesquelles des codes spécifiques ont dû être développés. Ce document contient donc mon CV détaillé, une synthèse des études réalisées, les perspectives de recherche, ainsi qu’une sélection de certaines de mes publications. Mots-clés - ab initio, microélectroniques, fibres optiques, défauts, radiations.
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Dates et versions

tel-01178623 , version 1 (20-07-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01178623 , version 1

Citer

Nicolas Richard. Simulation depuis l'échelle atomique pour le durcissement des composants électroniques et optoélectroniques (HDR). Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université Toulouse III - Paul Sabatier, 2014. ⟨tel-01178623⟩

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