Début: 1er semestre 2027

Durée: 4 à 6 mois

Rémunéré: oui

Lieu: LAAS-CNRS, 7 avenue du colonel Roche, 31400 Toulouse

Collaboration : CEA-DAM, ONERA

Formation : Niveau M1 ou M2 sur la simulation des matériaux,bla chimie théorique, la simulation numérique. Une formation sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et une maîtrise de Linux seraient un plus.

Sujet de stage :

Les environnements radiatifs produisent dans les matériaux des déplacements atomiques responsables de la dégradation des propriétés électriques des composants embarqués. Ces déplacements atomiques conduisent à la formation de défauts qui introduisent de nouveaux niveaux d’énergie dans la bande interdite des matériaux semi-conducteurs. Ces niveaux d'énergie sont à l'origine du bruit thermique dans les composants. Il se traduit par un taux de génération de paires électron-trou responsables de la défaillance des composants.

Certains défauts ponctuels peuvent migrer et s'agglomérer pour former des amas de défauts (clusters). D'autres ne peuvent pas bouger à température ambiante. Une des questions ouvertes en science des matériaux est : "à quelle distance deux défauts sont-ils suffisamment proches l'un de l'autre pour interagir constructivement ?" C'est à dire à partir de quand le taux de génération des deux défauts est supérieur à la somme des taux de génération des défauts isolés.

Pour répondre à cette question, une technique nommée "Self Interaction" a été développée au sein du LAAS-CNRS. Elle permet notamment de quantifier le degré de localisation des niveaux électroniques induits par un défaut. C’est une propriété fondamentale, car des défauts qui interagissent ont des électrons qui sont moins localisés. L'objectif du stage est de trouver comment l'interaction entre deux défauts, tels que deux lacunes, varie avec le type de matériau cible.

Dans ce travail, nous nous intéressons au silicium, matériau à la base de nombreux composants microélectroniques qui servira de référence, mais aussi à tous les matériaux à structure zinc-blende (Ge, SiGe, Si, SiC, C). Des calculs de théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) seront menés avec le logiciel Quantum Espresso et le plugin "Self-interaction". L'étudiant devra trouver quelle est la propriété fondamentale (constantes élastiques, écrantage, band-gap, paramètre de maille) qui contrôle la variation de l'interaction entre défauts.

Le stage permettra ainsi d'acquérir des compétences avancées en modélisation atomistique des matériaux, en simulation numérique haute performance et en calcul scientifique sur supercalculateurs (notamment le nouveau calculateur KAIROS du mésocentre CALMIP).