Simulation de l'interaction entre défauts atomiques dans les semiconducteurs

Matériaux, physique du solide Stage - Bac+5 - Simulation de l'interaction entre défauts atomiques dans les semiconducteurs - H/F 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 introduisant 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, qui 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. D’autres ne peuvent pas bouger à température ambiante. Une des questions ouvertes en science des matériaux est : ”A partir de 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 lors d'une collaboration entre le LAAS-CNRS, le CEA-DAM, l'ONERA et le CNR-IOM en Italie. 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 ab initio basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) seront menés avec le logiciel Quantum Espresso et le plugin ”Self-interaction”. L’étudiant(e) devra trouver quelle est la propriété fondamentale (constantes élastiques, écrantage, bande interdite, paramètre de maille) contrôlant 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). Ce stage offre également la possibilité de poursuivre en thèse. Ces travaux se dérouleront dans le cadre d’un Laboratoire de Recherche Conventionné (LRC) nommé LICUR pour « Laboratoire sur l’Instrumentation et les Capteurs Ultra-Rapides, mis en place entre le LAAS-CNRS et le CEA DAM. Le poste sera localisé au LAAS-CNRS de Toulouse. Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l’inclusion des travailleurs handicapés. Participant à la protection nationale, une enquête administrative est réalisée pour tous les collaborateurs du CEA afin d'assurer l'intégrité et la sécurité de la nation. Une formation sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et une maîtrise de Linux seraient un plus Simulation des matériaux, chimie théorique, simulation numérique. Bac+5