Etude par simulations et calculs atomistiques, de la formation de dislocations aux défauts de surface dans un cristal de silicium soumis à des contraintes

par Julien Godet

Thèse de doctorat en Milieux denses, matériaux et composants

Sous la direction de Pierre Beauchamp et de Laurent Pizzagalli.


  • Résumé

    Au moyen de simulations atomistiques, un mécanisme de formation de dislocation à partir des défauts de surface a été étudié. Afin de déterminer le potentiel interatomique approprié, les potentiels de Stillinger-Weber, Tersoff et EDIP ont été comparés avec des méthodes ab initio sur des calculs de cisaillement du silicium massif. La déformation se localise dans les plans du shuffle set, les liaisons covalentes devenant momentanément métalliques. L'étude du système avec marche montre que celles-ci sont des sites privilégiés pour la nucléation de dislocations 60ʿ localisées dans des plans du shuffle set, que le type de dislocation nucléée dépend de la contrainte de scission résolue et de la contrainte de Peierls, et que la nucléation est facilité pour les marches hautes. Ce mécanisme a été validé par un calcul ab initio, montrant également que les liaisons pendantes de surface facilitent la rupture/recombinaison des liaisons atomiques nécessaires à la nucléation.

  • Titre traduit

    Study of dislocation nucleation from a surface step of a stressed silicon crystal, by atomistic calculations


  • Résumé

    With atomistic calculations, a dislocation nucleation mechanism from surface defects has been investigated. In order to determine the appropriate inter-atomic potential, we have compared the potentials of Stillinger-Weber, Tersoff and EDIP with ab initio on shear calculations of bulk silicon, the later shows that the strain is localized in the shuffle set planes, the covalent bonds becoming temporarily metallic. The study of the system with surface steps shows that the steps are privileged sites for the nucleation of 60ʿ dislocation localized in the shuffle set planes, that the kind of the nucleated dislocation depends on the resolved shear stress and the Peierls stresses, and that the nucleation is facilitated by high steps. This nucleation mechanism has been confirmed by an ab initio calculation, also showing that the surface dangling bonds make easier the breaking/rebonding of the atomic bonds required for nucleation.

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Informations

  • Détails : xii-160 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 123 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 04/POIT/2265-B
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