Projet ANR-06-BLAN-0250 – SIMDIM : SIMulation à l'échelle atomique des DIslocations dans les Matériaux: approches ab initio et semi-empirique
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE CENTRE POITOU-CHARENTES (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE CENTRE POITOU-CHARENTES)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; École nationale supérieure d'ingénieurs de Caen
Montant : 350000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Les dislocations, des défauts étendus présents dans quasiment tous les systèmes cristallins, sont -  des facteurs essentiels pour la compréhension des propriétés plastiques des matériaux. Dans cette -  optique, leur mobilité, et de la façon dont celle-ci est modifiée par la présence de défauts ponctuels, -  impuretés, interfaces et surfaces, doit être déterminée. Les dislocations jouent également un rôle -  important dans le domaine des matériaux semiconducteurs (dispositifs nanostructurés, plots et puits -  quantiques), étant donné que leur présence peut aussi complètement modifier les propriétés -  électriques. Une connaissance parfaite des caractéristiques intrinsèques des dislocations (structure, -  stabilité, mobilité, formation, multiplication) de même que des caractéristiques extrinsèques -  (interaction avec les impuretés, défauts ponctuels, joints de grains,...) est donc essentielle pour -  comprendre parfaitement le comportement des matériaux sous contrainte. Pour une classe donnée -  de matériaux, comme par exemple les métaux fcc ou les semiconducteurs à structure zinc-blende, -  les dislocations ont souvent des caractéristiques communes. Actuellement, les études de dislocations -  concernent principalement les métaux bcc, les composés intermétalliques, et les matériaux covalents -  (isolants et semiconducteurs). -  D'un point de vue théorique, les dislocations sont difficiles à modéliser, car elles nécessitent à la -  fois une caractérisation atomistique précise du coeur de la dislocation, et la description du champ de -  déformation à longue portée qui lui est associé. L'état de l'art actuel consiste à utiliser des méthodes -  ab initio combinées avec techniques spécifiques permettant l'emploi de conditions aux limitespériodiques ou fixes. Cependant, du fait de la limitation en taille des systèmes de simulation, les -  recherches actuelles sont souvent restreintes aux propriétés de structure et de stabilité de -  dislocations isolées, alors que les directions de recherche prometteuses concernent plutôt la mobilité -  et la structure électronique des dislocations, et en particulier l'effet des impuretés. -  Dans ce projet, nous nous proposons de réaliser des simulations de dislocations dans des -  systèmes présentant un intérêt fondamental et technologique, en utilisant les techniques et méthodes -  de l'état de l'art. En particulier, nous étudierons l'influence des impuretés sur les propriétés des -  dislocations en volume (stabilité, mobilité, luminescence), et également dans des systèmes de -  dimensions nanométriques où les dislocations peuvent jouer un rôle important sur les propriétés -  électroniques (dislocations de misfit à l'interface) et mécaniques (formation de dislocation à partir des -  surfaces). Pour les dislocations en volume, chacun des groupes du projet s'intéressera à une classe -  de matériaux particulière (fer-± et Zr, Ti et les alliages intermétalliques, GaN, Si et SiC), en mettant -  en commun avec les autres groupes les résultats et les techniques utilisées. En particulier, nous -  envisageons d'implémenter une nouvelle méthode permettant l'utilisation de conditions aux limites -  flexibles. Tous nos travaux devraient bénéficier de cet échange entre groupes, en évitant d'une part -  les pièges associés à l'utilisation des techniques spécifiques pour la modélisation des dislocations, et -  en utilisant les connaissances acquises dans un cas pour toutes les autres classes de matériaux -  d'autre part. En ce qui concerne les dislocations dans des systèmes de basse dimensions, des -  études spécifiques seront effectuées en commun entre deux groupes ou plus. -  Les résultats attendus sont des avancées majeures dans la compréhension fondamentale des -  propriétés des dislocations, et en particulier comment les impuretés peuvent modifier la structure -  atomique et électronique des coeurs, et par extension, la mobilité et les propriétés électroniques. Les -  matériaux proposés (fer, alliages inter