Description fractale des cascades de déplacements dans un solide soumis à irradiation : application au mixage ionique

par François Rossi

Thèse de doctorat en Sciences. Physique. Sciences des matériaux

Sous la direction de Paul Thevenard.

Soutenue en 1989

à Lyon 1 .

Le président du jury était Paul Thevenard.

mots clés

• Ionique de l'état solide
• Ions -- Implantation
• Monte-Carlo, Méthode de
• Irradiation
• Fractales

Résumé

On fait une description generale des equations regissant le deplacement d'un ion a l'interieur d'un solide. On considere en particulier les interactions nucleaires qui sont les plus importantes dans le regime d'energie utilise en implantation ionique. Ces resultats sont mis en uvre dans un programme de calcul par methode de monte carlo. Les nombres de defauts produits ainsi que la taille des cascades dans le cas d'une auto-irradiation sont calcules. On montre alors que les cascades de deplacement ont les proprietes de fractals de dimensions variant avec l'energie. En particulier, la transition cascade pointe de deplacement s'effectue pour une dimension fractale voisine de 2. L'energie a laquelle cette transition se produit est proportionnelle a l'energie de transition d'efficacite de production de defauts ponctuels. Les resultats precedents sont generalises au cas de cascades dans un alliage et a une interface metal a/metal b. On simule le mixage ionique par une methode de monte carlo utilisant les resultats precedents. On montre que le mixage s'effectue par diffusion a l'interieur de sous-cascades spheriques dont la taille depend des proprietes thermodynamiques de l'alliage. Ces conclusions sont obtenues par comparaison avec des resultats publies dans la litterature et les resultats experimentaux obtenus sur les systemes u/al, u/si, u/ti et u/c

Titre traduit

Fractal description of collision cascades in a solid under irradiation: application to ion beam mixing

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