Thèse : Structure, conductivité thermique et défauts de type « two level systems » dans le nitrure de silicium amorphe par des méthodes de calcul ab initio et machine learning

Soutenance de thèse : Achille Lambrecht

Date & heure : vendredi 18 Juillet à 14h00

Lieu :amphithéâtre Grunewald de l'Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien - IPHC (bâtiment 25 du campus de Cronenbourg)

Titre : Structure, conductivité thermique et défauts de type « two level systems » dans le nitrure de silicium amorphe par des méthodes de calcul ab initio et machine learning

Résumé : 

L’objectif de cette thèse est d’étudier le transport thermique et d’identifier la microstructure de défautsdits ‘‘two level systems’’ à l’aide de simulations à l’échelle atomique. Le matériau d’étude est le nitrurede silicium amorphe non-stoechiométrique (aSixNy, avec x=y=1), un diélectrique d’application ennanotechnologie. Dans un premier temps, des modèles du matériau sont construits en simulant lafusion suivie de la trempe par dynamique moléculaire ab initio (AIMD). Il est montré que l’excès de Sipar rapport à la composition stoechiométrique se répartit dans le voisinage des Si qui peuvent setrouver coordonnés à un, deux voire quatre atomes de Si. La conductivité thermique est ensuitecalculée en simulant des transitoires thermiques selon la dynamique moléculaire d’approche àl’équilibre (AEMD). Elle varie en fonction de la taille du système, dû à des effets nanométriques. Afind’observer la saturation de la conductivité thermique à la valeur macroscopique, un potentielinteratomique (MLIP) est développé par apprentissage machine de données AIMD. Dans la dernièrepartie, un système de aSiN contenant un atome d’hydrogène est étudié, et la simulation de latrajectoire quantique des atomes met en évidence une transition par effet tunnel. Le phénomènes’apparente aux défauts « two level systems » impliqués dans la décohérence des qubits. Ce résultatpréliminaire très prometteur met en avant une méthodologie qui pourra être mise en oeuvre pourcaractériser plus systématiquement ce type de défauts.

Composition du jury :