Structure, conductivité thermique et défauts de type “ Two level system” dans le nitrure de silicium amorphe par des méthodes de calcul ab initio et machine learning
Langue Français
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Auteur : Lambrecht, Achille
Date de soutenance : 18-07-2025

Directeur(s) de thèse : Massobrio, Carlo - Martin, Evelyne

Président : Maignan, Antoine
Rapporteur(s) : Dappe, Yannick - Merabia, Samy

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Physique / matière condensée
Classification : Physique, Informatique

Mots-clés libres : Nitrure de silicium amorphe, Dynamique moléculaire, Conductivité thermique, TLS
Mots-clés :
  • Théorie quantique
  • Nitrure de silicium
  • Conductivité thermique
  • Apprentissage automatique
Résumé : L’objectif de cette thèse est d’étudier le transport thermique et d’identifier la microstructure de défauts dits ‘‘two level systems’’ à l’aide de simulations à l’échelle atomique. Le matériau d’étude est le nitrure de silicium amorphe non-stœchiométrique (aSixNy, avec x=y=1), un diélectrique d’application en nanotechnologie. Dans un premier temps, des modèles du matériau sont construits en simulant la fusion suivie de la trempe par dynamique moléculaire ab initio (AIMD). Il est montré que l’excès de Si par rapport à la composition stœchiométrique se répartit dans le voisinage des Si qui peuvent se trouver coordonnés à un, deux voire quatre atomes de Si. La conductivité thermique est ensuite calculée en simulant des transitoires thermiques selon la dynamique moléculaire d’approche à l’équilibre (AEMD). Elle varie en fonction de la taille du système, dû à des effets nanométriques. Afin d’observer la saturation de la conductivité thermique à la valeur macroscopique, un potentiel interatomique (MLIP) est développé par apprentissage machine de données AIMD. Dans la dernière partie, un système de aSiN contenant un atome d’hydrogène est étudié, et la simulation de la trajectoire quantique des atomes met en évidence une transition par effet tunnel. Le phénomène s’apparente aux défauts « two level systems » impliqués dans la décohérence des qubits. Ce résultat préliminaire très prometteur met en avant une méthodologie qui pourra être mise en œuvre pour caractériser plus systématiquement ce type de défauts.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2025STRAD018
Type de ressource : Thèse