Début: 1er semestre 2027

Durée: 4 à 6 mois

Rémunéré: oui

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

Collaboration: CEA-DAM, Cesta

Formation: Niveau M1 ou M2 sur la simulation des matériaux,

la chimie théorique, la simulation numérique.

Une formation sur la dynamique moléculaire 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. Dans ce travail nous nous intéressons au silicium, matériau à la base de nombreux composants microélectroniques. 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. Les défauts ponctuels peuvent migrer et s'agglomérer pour former des amas de défauts (clusters). En général, l'augmentation de la taille de ces clusters s'accompagne d'une hausse de leur activité électronique, conduisant à une génération plus importante de porteurs de charge.

Des observations expérimentales récentes, obtenues par nos collaborateurs de l'ISAE-Supaéro montrent que lors d'une irradiation, les composants en silicium dopés au bore présentent une densité de clusters plus faible que ceux dopés au phosphore. Les mécanismes atomiques responsables de cette différence restent cependant mal compris. L'hypothèse sous-jacente à la proposition de ce sujet de stage concerne comment le dopage influence les mécanismes de recuit qui suivent immédiatement la formation de la cascade de déplacements.

L'objectif du stage est de comprendre ces mécanismes à l'échelle atomique à l'aide d'approches de modélisation et simulation multi-échelle. Le stagiaire simulera dans un premier temps par dynamique moléculaire les cascades dans le silicium dopé au bore et au phosphore. Puis les configurations obtenues serviront d'entrée à des simulations Monte Carlo cinétique de recuit.

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).