Sur l'origine des inhomogénéités de taille et de concentration des boucles de dislocation créées par irradiation électronique dans le CdTe

The chemical reaction rate theory has been developed in order to describe the dynamics of electron irradiation damage in CdTe. The surface effects have been taken into account through the diffusion of interstitials towards the surfaces. This model shows that, due to the surface effects, interstitial, vacancy and dislocation loop concentrations exhibit a gradient normal to the foil. For the same reason, the loop size is distributed around a mean value. The interstitial recombination rate on dislocation loops has been calculated and it has been shown that interstitial diffusion towards the loops is likely to occur. As a consequence, a density gradient is generated around the loop and modifies the growth dynamics.La théorie de la cinétique chimique est reprise et développée en écrivant la diffusion des interstitiels vers les surfaces et leur recombinaison sur celles-ci. Les résultats obtenus par cette modélisation montrent que les effets des surfaces sont à l'origine des gradients de concentration en interstitiels libres, lacunes et boucles de dislocation dans la lame ainsi que de la large distribution en taille de ces dernières. Après calcul de la vitesse de recombinaison des interstitiels sur les boucles de dislocation, il est montré qu'un flux diffusionnel d'interstitiels peut s'établir localement vers les boucles de dislocation et qu'un gradient en concentration de lacunes et interstitiels est ainsi engendré autour des défauts étendus, modifiant sensiblement leur dynamique de croissance

Simulation à l'échelle atomique de la formation des boucles de dislocation sous irradiation

Using the Monte carlo technique, we have developed a model for the Atomic Scale Simulation of the formation of dislocation loops in materials under irradiation. We assume that vacancy interstitial pairs are created by particle impact and diffuse through the solid. Three types of reaction are considered : vacancy interstitial recombination, interstitial association to form a nucleus for a new dislocation loop and incorporation of interstitials into already existing dislocation loops leading to their growth. We have determined the concentration of interstitials, vacancies and dislocation loops, together with the average radius of the latter. Our results are compared with those obtained by using the chemical rate theory and with experimental data on CdTe. Moreover, Atomic Scale Simulations lead to the spatial distribution of dislocation loops, in agreement with TEM experimental observations, and to indications about the distribution of vacancies around these loops. This kind of information is totally missing in the chemical rate theory.En utilisant une technique de Monte Carlo, nous avons développé un modèle de simulation à l'échelle atomique traitant de la formation des boucles de dislocation dans les matériaux sous irradiation. Les paires lacunes-interstitiels sont créées sous l'impact des particules incidentes et diffusent dans le matériau. Trois types de réaction sont supposées avoir lieu : la recombinaison lacune-interstitiel, l'association d'interstitiels pour former des germes de boucles de dislocation et l'incorporation d'interstitiels dans ces boucles conduisant à leur grossissement. Nous avons déterminé les concentrations des interstitiels, des lacunes et des boucles de dislocation, ainsi que la taille de ces dernières. Nous avons comparé ces résultats avec ceux de la théorie de la cinétique chimique et avec nos résultats expérimentaux sur le CdTe. En outre, la simulation à l'échelle atomique fournit les distributions spatiales des boucles de dislocation qui concordent avec les observations expérimentales en microscopie électronique en transmission, et des indications sur la répartition des lacunes autour de ces boucles. Ces dernières informations sont complètement absentes dans la théorie de la cinétique chimique

Some applications of new generation of CAD tools to micro and nanosystems

The need for a new generation of Technology CAD tools based on atomic scale modelling to meet the future needs of the microelectronic industry for the sub micron devices and the Microsystems design has been described. It is stated how a cascade of different types of modeling going from the basic atomistic level to macroscopic continuum can be linked together, each feeding parameters into the higher level modeling. Four examples of fields in which we have been involved are given. The heteroepitaxial growth where the strain induced by lattice mismatch leads to the formation of facetted islands and interface defects. Comparison with experimental in situ characterization techniques such as RHEED and photoemission are emphasized. The diffusion of impurities and their subsequent reactions to form extended defects such as dislocation loops are reported. The statistical and geometrical characteristics of the defects are discussed and compared with results of kinetic modeling. The wet chemical etching of silicon is shown to be reliably modeled by introducing a few atomic scale parameters. A global etching diagram in good agreement with experimental data is found and can be fed into macroscopic tools. Preliminary results of oxygen interaction with silicon surface are presented. It is shown that the reaction leads, from the beginning, to the roughening of the silicon surface and to the formation of near crystalline oxide