M3 - Modélisation Multi-niveaux des Matériaux

Modélisation Multi-niveaux des Matériaux

- m3 -

L'équipe M3 développe des modèles originaux et prédictifs à l'échelle atomique pour comprendre les propriétés de la matière. L'objectif est d'accompagner l'expérience, guider et contrôler les procédés technologiques, améliorer les performances des matériaux et participer à l'innovation.

L’AGENDA DE L’ÉQUIPE

02.07.24 - Journées plénières 2024 du GDR IAMAT

Tous les événements de l'équipe

RESPONSABLE

Marie Brut

REPRÉSENTANT·E DES DOCTORANTS

Jeanne Charollais

Nous développons des modèles novateurs et prédictifs pour comprendre les propriétés de la matière, combler les lacunes de l'expérience, guider et contrôler les procédés technologiques à l'échelle atomique et améliorer les performances et l'innovation.

Présentation de l'équipe

Notre équipe développe et applique des modèles atomistiques prédictifs pour les procédés technologiques et la biologie. Nous nous appuyons pour cela sur une approche multi-échelles mettant en œuvre un large spectre de savoir-faire : calculs quantiques, Monte Carlo cinétique, développement d'outils originaux.

Fiabilité des dispositifs électroniques

Nous étudions les défauts présents dans les matériaux semiconducteurs à l'échelle atomique pour garantir la performance à long terme des dispositifs. Nous utilisons des simulations et modèles numériques pour caractériser les impacts des défauts sur les matériaux semi-conducteurs, ouvrant la voie à des avancées stratégiques dans la conception électronique.

Procédés et formation des couches d'interface

L'objectif principal de ces activités est de comprendre la formation des couches d'interface dans les procédés de croissance. Nous recherchons les relations entre la composition et la structure des matériaux et les paramètres technologiques des procédés utilisés.

Systèmes biologiques et bio-hybrides

Nos travaux portent sur le développement et la mise en oeuvre de méthodologies de calcul dédiées à la compréhension de la relation structure-activité des molécules biologiques, utilisées comme cibles thérapeutiques ou intégrées dans des dispositifs technologiques.

Impact des radiations sur les performances des dispositifs

Texte à modifier dans l’interface d’édition: champ 'description' de la page Sujet de Recherche.

Responsable

Marie
Brut

Cadre scientifique

Anne
Hemeryck

Antoine
Jay

Georges
Landa

Post-doctorant

Sameer
Gupta

Samir
Tilouche

Doctorant

Jeanne
Charollais

Simone
Fioccola

Rodrigo
Garcia Alvarez Valeiras

Emilie
Guemas

Nicolas
Jeanne

Stagiaire

Dulce
Trejo

Maria Ximena
Vargas Chaverri

Accueil partenariat

Adrien
Hellier

Dernières Publications

2025

Communications dans un congrès

Maria Bolino, Layla Martin-Samos, C. Inguimbert, Anne Hémeryck, Thomas Jarrin, et al.. The role of Self-Interaction in detecting defects in irradiated semiconductors. ICTP-IAEA-MAMBA School on Materials Irradiation, Feb 2025, Rennes, France. ⟨hal-05030998⟩

2024

Articles dans une revue

Anne Hémeryck. Vers de nouvelles technologies spatiales résistantes : les avancées de simulation pour l'électronique durcie face aux radiations. Le petit illustré, regards croisés de chercheur.es, 2024, 51, pp.48. ⟨hal-04558181⟩

M. Gunde, A. Jay, M. Poberžnik, N. Salles, N. Richard, et al.. Exploring potential energy surfaces to reach saddle points above convex regions. The Journal of Chemical Physics, 2024, 160 (23), pp.232501. ⟨10.1063/5.0210097⟩. ⟨hal-04671363⟩

M. Gunde, N. Salles, L. Grisanti, L. Martin-Samos, Anne Hémeryck. SOFI: Finding point group symmetries in atomic clusters as finding the set of degenerate solutions in a shape-matching problem. The Journal of Chemical Physics, 2024, 161 (6), ⟨10.1063/5.0215689⟩. ⟨hal-04677499⟩

Sabine Gavalda, Alexandre Faille, Simone Fioccola, Minh Chau Nguyen, Coralie Carivenc, et al.. Catalytic Cycle of Type II 4′-Phosphopantetheinyl Transferases. ACS Catalysis, 2024, 14 (11), pp.8561-8575. ⟨10.1021/acscatal.3c06249⟩. ⟨hal-04732713⟩

Julien Parize, Thomas Jarrin, Antoine Fées, Damien Lambert, Antoine Jay, et al.. Comparative study of collision cascades and resulting displacement damage in GaN, Si and Ge. IEEE Transactions on Nuclear Science, In press, ⟨10.1109/tns.2024.3380674⟩. ⟨hal-04542795⟩

2023

Articles dans une revue

Antoine Jay, Normand Mousseau, Nicolas Salles, Miha Gunde, Matic Poberžnik, et al.. Caractériser les cinétiques des diffusions atomiques - ART : l’explorateur de surfaces d’énergie potentielle. Les Techniques de l'Ingenieur, 2023, pp.Réf : RE192 v1. ⟨10.51257/a-v1-re192⟩. ⟨hal-04467976⟩

Matic Poberžnik, Miha Gunde, Nicolas Salles, Antoine Jay, Anne Hémeryck, et al.. Partn: A Plugin Implementation of the Activation Relaxation Technique Nouveau Hijacking a Minimisation Algorithm. Computer Physics Communications, In press, ⟨10.2139/ssrn.4360939⟩. ⟨hal-04238051⟩

Emilie Guémas, Romain Coppée, Sandie Ménard, Milena Du Manoir, Sandrine Nsango, et al.. Evolution and spread of Plasmodium falciparum mutations associated with resistance to sulfadoxine–pyrimethamine in central Africa: a cross-sectional study. The Lancet Microbe, 2023, 4 (12), pp.e983-e993. ⟨10.1016/S2666-5247(23)00211-2⟩. ⟨hal-04264172⟩

Chloé Simha, Gabriela Herrero-Saboya, Luigi Giacomazzi, Layla Martin-Samos, Anne Hémeryck, et al.. Deep Levels and Electron Paramagnetic Resonance Parameters of Substitutional Nitrogen in Silicon from First Principles. Nanomaterials, 2023, 13 (14), pp.2123. ⟨10.3390/nano13142123⟩. ⟨hal-04186190⟩

César Jara Donoso, Antoine Jay, Julien Lam, Jonas Müller, Guilhem Larrieu, et al.. A comprehensive atomistic picture of the as-deposited Ni-Si interface before thermal silicidation process. Applied Surface Science, 2023, 631, pp.157563. ⟨10.1016/j.apsusc.2023.157563⟩. ⟨hal-04104341⟩

Tingqiang Yang, Anne Hémeryck, Suman Pokhrel, Wen Chen, Lutz Mädler, et al.. HCHO Sensing Mechanism of In4Sn3O12 Revealed by DRIFTS and DFT. Journal of Physical Chemistry C, 2023, ⟨10.1021/acs.jpcc.3c00686⟩. ⟨hal-04106992⟩

Damien Lambert, Julien Parize, Nicolas Richard, Mélanie Raine, Olivier Duhamel, et al.. Neutron Displacement Damage Cross Section in GaN: Numerical Evaluations and Differences With Si. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2023, 70 (8), pp.1870 - 1877. ⟨10.1109/TNS.2023.3265463⟩. ⟨hal-04074966⟩

P.L. Julliard, A. Johnsson, N. Zographos, R. Demoulin, Richard Monflier, et al.. Prediction of the evolution of defects induced by the heated implantation process: Contribution of kinetic Monte Carlo in a multi-scale modeling framework. Solid-State Electronics, 2023, 200, pp.108521. ⟨10.1016/j.sse.2022.108521⟩. ⟨hal-03867418⟩

Nicolas Richard, Damien Lambert, Neil Rostand, J. Lomonaco, Julien Parize, et al.. Simulation multiéchelle pour la microélectronique sous radiation : du matériau au circuit. Chocs, 2023, 53, pp.15. ⟨hal-04486870⟩

Dima Sadek, Antoine Jay, Jihan El Hila, Quentin Gravelier, Alexandre Arnoult, et al.. Growth of BiSb on GaAs (001) and (111)A surfaces: A joint experimental and theoretical study. Applied Surface Science, 2023, 622, pp.156688. ⟨10.1016/j.apsusc.2023.156688⟩. ⟨hal-04017077⟩

Communications dans un congrès

Antoine Jay, C. Mesnard, I. Nicholson, R. Helleboid, G. Mugny, et al.. Quantum Modeling of Semiconductors Leakage Currents Induced by Defects. International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD 2023), Sep 2023, Kobe, Japan. pp.141-144, ⟨10.23919/SISPAD57422.2023.10319491⟩. ⟨hal-04863172⟩

2022

Articles dans une revue

Amrita Chakraborti, Antoine Jay, Olivier Hardouin Duparc, Jelena Sjakste, Keevin Béneut, et al.. Boron carbide under torsional deformation: evidence of the formation of chain vacancies in the plastic regime. Acta Materialia, 2022, 226, pp.117553. ⟨10.1016/j.actamat.2021.117553⟩. ⟨hal-03849417⟩

Lionel Foulon, Anne Hémeryck, Georges Landa, Marie Brut. Enhancing DFT-based energy landscape exploration by coupling quantum mechanics and static modes. Physical Chemistry Chemical Physics, 2022, 24 (19), pp.12011-12026. ⟨10.1039/d1cp03562b⟩. ⟨hal-03674113⟩

Gabriela Herrero-Saboya, Layla Martin-Samos, Nicolas Richard, Anne Hémeryck. Common defects in diamond lattices as instances of the general T ⊗ (e+t2) Jahn-Teller effect. Physical Review Materials, 2022, 6 (3), pp.034601. ⟨10.1103/physrevmaterials.6.034601⟩. ⟨hal-03606604⟩

Antoine Jay, Miha Gunde, Nicolas Salles, Matic Poberžnik, Layla Martin- Samos, et al.. Activation–Relaxation Technique: An efficient way to find minima and saddle points of potential energy surfaces. Computational Materials Science, 2022, 209, pp.111363. ⟨10.1016/j.commatsci.2022.111363⟩. ⟨hal-03640786⟩

Miha Gunde, Nicolas Salles, Anne Hémeryck, Layla Martin-Samos. Iterative Rotations and Assignments (IRA): a shape matching algorithm for atomic structures. Software Impacts, 2022, 12, pp.100264. ⟨10.1016/j.simpa.2022.100264⟩. ⟨hal-03600844⟩

Guido Roma, Antoine Jay, Nathalie Vast, Olivier Hardouin Duparc, Gaelle Gutierrez. Reply to "Comment on 'Understanding first order Raman spectra of boron carbides across the homogeneity range'". Physical Review Materials, 2022, 6 (1), pp.016602. ⟨10.1103/PhysRevMaterials.6.016602⟩. ⟨cea-03573786⟩

Tingqiang Yang, Shuang Yang, Wei Jin, Yule Zhang, Nicolae Barsan, et al.. Density Functional Investigation on α-MoO 3 (100): Amines Adsorption and Surface Chemistry. ACS Sensors, 2022, 7 (4), pp.1213-1221. ⟨10.1021/acssensors.2c00352⟩. ⟨hal-04106987⟩

2021

Articles dans une revue

Jordi Soler, Pedro Paiva, Maria Joao Joao Ramos, Pedro Alexandrino Fernandes, Marie Brut. Unraveling cGAS catalytic mechanism upon DNA activation through molecular dynamics simulations. Physical Chemistry Chemical Physics, 2021, 23 (15), pp.9524-9531. ⟨10.1039/D1CP00378J⟩. ⟨hal-03195928⟩

Miha Gunde, Nicolas Salles, Anne Hémeryck, Layla Martin-Samos. IRA: A shape matching approach for recognition and comparison of generic atomic patterns. Journal of Chemical Information and Modeling, 2021, 61, pp.5446-5457. ⟨10.1021/acs.jcim.1c00567⟩. ⟨hal-03406717⟩

Thomas Jarrin, Antoine Jay, Nicolas Richard, Anne Hémeryck. Coping with the stochasticity of collision cascades in Molecular Dynamics simulations. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2021, 500-501, pp.1-9. ⟨10.1016/j.nimb.2021.02.015⟩. ⟨hal-03287083⟩

Thomas Jarrin, Nicolas Richard, Johannes Teunissen, Fabiana da Pieve, Anne Hémeryck. Integration of electronic effects into molecular dynamics simulations of collision cascades in silicon from first-principles calculations. Physical Review B, 2021, 104 (19), pp.195203. ⟨10.1103/PhysRevB.104.195203⟩. ⟨hal-03455747⟩

Guido Roma, Kevin Gillet, Antoine Jay, Nathalie Vast, Gaelle Gutierrez. Understanding first order Raman spectra of boron carbides across the whole stoichiometry range. Physical Review Materials, 2021, 5, pp.063601. ⟨10.1103/PhysRevMaterials.5.063601⟩. ⟨cea-03719992⟩

Communications dans un congrès

Antoine Jay, Anne Hémeryck, Fuccio Cristiano, Denis Rideau, Pierre-Louis Julliard, et al.. Clusters of Defects as a Possible Origin of Random Telegraph Signal in Imager Devices: a DFT based Study. International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD), Sep 2021, Dallas, United States. pp.128-132, ⟨10.1109/SISPAD54002.2021.9592553⟩. ⟨hal-03366621⟩

Pierre-Louis Julliard, Antoine Jay, Miha Gunde, Nicolas Salles, Frederic Monsieur, et al.. Kinetic Monte Carlo for Process Simulation: First Principles Calibrated Parameters for BO 2. International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD), Sep 2021, Dallas, United States. pp.219-223, ⟨10.1109/SISPAD54002.2021.9592580⟩. ⟨hal-03366600⟩

Ruggero Lot, Layla Martin-Samos, Stefano de Gironcoli, Anne Hémeryck. Developing a Neural Network potential to investigate interface phenomena in solid-phase epitaxy. 16th IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference (IEEE NMDC 2021), Dec 2021, Vancouver, Canada. ⟨10.1109/NMDC50713.2021.9677541⟩. ⟨hal-03375965⟩

Miha Gunde, Nicolas Salles, Nicolas Richard, Anne Hémeryck, Layla Martin-Samos. An off-lattice kinetic Monte Carlo kernel guided by topological and geometrical analysis to bridge accurate ab-initio calculations and large scale simulations. APS March Meeting 2021, Mar 2021, Dallas (Virtual), United States. ⟨hal-03435780⟩

Foulon Lionel, Anne Hémeryck, Georges Landa, Marie Brut. Coupling Quantum Mechanics and Static Modes to explore the energy landscape in complex systems. APS March Meeting 2021, Mar 2021, Dallas (virtual), United States. ⟨hal-03435781⟩

2020

Articles dans une revue

Thomas Jarrin, Antoine Jay, Anne Hémeryck, Nicolas Richard. Parametric study of the Two-Temperature Model for Molecular Dynamics simulations of collisions cascades in Si and Ge. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2020, 485, pp.1-9. ⟨10.1016/j.nimb.2020.09.025⟩. ⟨hal-03005515⟩

Antoine Jay, Christophe Huet, Nicolas Salles, Miha Gunde, Layla Martin-Samos, et al.. Finding reaction pathways and transition states: r-ARTn and d- ARTn as an efficient and versatile alternative to string approaches. Journal of Chemical Theory and Computation, 2020, 16 (10), pp.6726-6734. ⟨10.1021/acs.jctc.0c00541⟩. ⟨hal-02918136⟩

G Herrero-Saboya, L. Martin-Samos, Antoine Jay, Anne Hémeryck, N. Richard. A comprehensive theoretical picture of E centers in silicon: from optical properties to vacancy-mediated dopant diffusion. Journal of Applied Physics, 2020, 127 (8), pp.085703. ⟨10.1063/1.5140724⟩. ⟨hal-02492335⟩

N. Salles, L. Martin-Samos, S. de Gironcoli, L. Giacomazzi, M. Valant, et al.. Collective dipole effects in ionic transport under electric fields. Nature Communications, 2020, 11, pp.3330. ⟨10.1038/s41467-020-17173-w⟩. ⟨hal-02888925⟩

Thomas Jarrin, Antoine Jay, Mélanie Raine, Normand Mousseau, Anne Hémeryck, et al.. Simulation of Single Particle Displacement Damage in Si1-xGex alloys – Interaction of Primary Particles with the Material and Generation of the Damage Structure. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2020, 67 (7), pp.1273 - 1283. ⟨10.1109/TNS.2020.2970488⟩. ⟨hal-02469532⟩

Anna Staerz, Arne Kobald, Tamara Russ, Udo Weimar, Anne Hémeryck, et al.. Thermal water splitting on the WO3 surface-experimental proof. ACS Applied Electronic Materials, 2020, 2 (10), pp.3254-3262. ⟨10.1021/acsaelm.0c00577⟩. ⟨hal-02948638⟩

Communications dans un congrès

P.L. Julliard, P. Dumas, F. Monsieur, F. Hilario, D. Rideau, et al.. Implant heating contribution to amorphous layer formation: a KMC approach. 2020 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD), Sep 2020, Kobe, Japan. pp.43-46, ⟨10.23919/SISPAD49475.2020.9241608⟩. ⟨hal-03095123⟩

Projets Européens

Horizon-MSCA-MAMBA (2023-2027)
H2020-ICT-MUNDFAB (2019-2023)

Projets ANR

PRCE "GeSPAD" (2020-2024)
PRC "SULPAR" (2024-2028)
PRC "SORCELBUB" (2024-2028)

Autres

IQOcc PhD grant (2023-2026)
MITI 80PRIME (2024-2027)
SATT Maturation

pARTn : une implémentation de plugin de la Technique de Relaxation d'Activation pour explorer la surface des énergies potentielles
Publication : pARTn: a plugin implementation of the Activation Relaxation Technique nouveau that takes over the FIRE minimization algorithm - Matic Poberznik, Miha Gunde, Nicolas Salles, Antoine Jay, Anne Hémeryck, Nicolas Richard, Normand Mousseau, Layla Martin-Samos - Computer Physics Communication 295 (2024), 108961, doi: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2023.108961
Gitlab : https://gitlab.com/mammasmias/artn-plugin.