Que fait-on ?

Notre équipe est active dans l’étude théorique des défauts de la structure atomique, défauts ponctuels ou défauts étendus tels que des macles, joints de grains ou dislocations.

Comment le fait-on ?

Nous cherchons par le calcul une solution pour nous affranchir du défaut, ou le favoriser.

Une boucle récursive entre structure et propriété peut être envisagée à l’échelle quantique grâce aux puissances de calculs accessibles sur les calculateurs nationaux (GENCI).

Pourquoi le fait-on ?

L’étude des défauts de basse énergie et des interfaces est utile pour concevoir de nouveaux matériaux et/ou de nouvelles propriétés.

Ainsi, des nouvelles phases de carbure de bore [1] ont été prédites à haute pression et la nature des défauts sous déformation plastique élucidée [2].

Contrairement aux nanofils de silicium de structure habituelle cubique diamant (CD), les nanofils de silicium de structure hexagonale diamant (HD) sont de bons candidats pour la production d'énergie solaire mais ils sont très difficiles à fabriquer. Par calculs de relaxation ab initio (DFT), nous avons montré que, à cause de leurs surfaces, les nanofils de silicium HD sont intrinsèquement plus stables que les nanofils de silicium CD pour des diamètres allant jusqu'à 15 nm, en nanofils purs et en nanofils à surfaces hydrogénés. [3, 4]

Un aspect émergent est l'étude des propriétés quantiques liées à des états induits dans la bande interdite par des défauts [5].

Soutiens

Nos activités ont été/sont soutenues principalement par l'agence nationale de la recherche (3 projets ANR), par la région Ile de France (3 projets du DIM SIRTEQ) ou par l'agence de l'innovation de la défense (1 projet de l'AID).

Une étude a bénéficié d'un soutien de l'initiative européenne PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe).

Brevets

WO Patent App. PCT/EP2014/066,570, (2015)

WO Patent App. WO 2021/240074, A1 (2021)

Références  

[1] A. Jay, O. Hardouin Duparc, J. Sjakste, N. Vast, Theoretical phase diagram of boron carbide from ambient to high pressure and temperature, J. Appl. Phys., Journal of Applied Physics (2019)

[2] A. Chakraborti, A. Jay, O. Hardouin Duparc, J. Sjaskte, K. Béneut, N. Vast, Y. Le Godec, Boron carbide under torsional deformation: evidence of the formation of chain vacancies in the plastic regime. Acta Materialia (2022)

[3] R. Béjaud, O. Hardouin Duparc, Stabilizing the hexagonal diamond metastable phase in silicon nanowires, Computational Materials Science, (2021)

[4] J.-L. Maurice, P. Bulkin, E. Ngo, W. Wang, M. Foldyna, I. Florea, P. Roca y Cabarrocas, R. Béjaud, O. Hardouin Duparc, Visualizing the effects of plasma-generated H atoms in situ in a transmission electron microscope, European Physical Journal of Applied Physics (2022)

[5] Amrita Chakraborti, Yeonsoo Cho, Jelena Sjakste, Benoit Baptiste, Laura Henry, Nicolas Guignot, Yann Le Godec, Nathalie Vast, When carbon impurities trigger the sysnthesis of alpha boron at high presure and high temperature, Acta Materialia 249, 118820 (2023).