Etude de la stabilite thermique de la structure atomique des joints de grains dans le silicium par la dynamique moleculaire

par NDRIANAINA RALANTOSON

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de E. PAUMIER.

Soutenue en 1994

à Caen .

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  • Résumé

    L'etude de la stabilite thermique des structures atomiques des joints de grains dans le silicium necessite le calcul de leur energie libre. Nous avons utilise, d'une part, la dynamique moleculaire et la methode de nose pour calculer les valeurs moyennes et pour simuler un thermostat et, d'autre part, le potentiel de stillinger et weber pour decrire les interactions interatomiques. Les differents termes statique, harmonique et anharmoniques de l'energie sont calcules a l'aide de methodes adaptees. La methode d'integration indirecte le long d'un chemin a deformation constante permet en particulier de calculer la contribution des termes anharmoniques. Une deuxieme methode d'integration directe donne immediatement la difference d'energie libre de deux etats en imposant des contraintes sur les deplacements atomiques. Les methodes et les programmes informatiques ont ete mis au point et testes avec succes sur le silicium monocristallin. Les resultats de calcul par la methode d'integration indirecte montre que la structure a de la macle d'indice de coincidence 11 est plus stable que la structure b quelle que soit la temperature. La methode directe donne exactement la meme difference d'energie libre que celle calculee par la methode indirecte. Un avantage de cette methode directe est de fournir la barriere d'energie libre a franchir pour passer de la structure a a la structure b. A haute temperature, des sauts atomiques correles sont observes entre a et b mais le passage eventuel d'une structure a l'autre est trop peu probable pour etre observe en dynamique moleculaire parce que son echelle de temps est trop petite par rapport a notre echelle de temps macroscopique et que la barriere d'energie a franchir est trop importante


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Informations

  • Détails : 137 P.
  • Annexes : 94 REF.

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