Etude théorique à l'échelle nanométrique du carbure de silicium sous<br />irradiation : modélisation classique et ab initio

The behaviour of silicon carbide under irradiation has been studied using classical and ab initio simulations, focusing on the nanoscale elementary processes. First, we have been interested in the calculation of threshold displacement energies, which are difficult to determine both experimentally and theoretically, and also the associated Frenkel pairs. In the framework of this thesis, we have carried out simulations in classical and ab initio molecular dynamics. For the classical approach, two types of potentials have been used : the Tersoff potential, which led to non satisfactory results, and a new one which has been developped during this thesis. This potential allows a better modelling of SiC under irradiation than most of the empirical potentials available for SiC. It is based on the EDIP potential, initially developped to describe defects in silicon, that we have generalized to SiC. For the ab initio approach, the feasibility of the calculations has been validated and average energies of 19 eV for the C and 38 eV for the Si sublattices have been determined, close to the values empirically used in the fusion community. The results obtained with the new potential EDIP are globally in agreement with those values. Finally, the elementary processes involved in the crystal recovery have been studied by calculating the stability of the created Frenkel pairs and determining possible recombination mechanisms with the nudged elastic band method.Le comportement du carbure de silicium cubique sous irradiation a été étudié par modélisation classique et ab initio, en se concentrant sur les processus élémentaires intervenant à l'échelle anométrique. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à déterminer les énergies seuil de déplacement, des quantités difficiles à déterminer tant expérimentalement que théoriquement, ainsi que les paires de Frenkel associées. Dans le cadre de cette thèse, nous avons effectué des simulations en dynamique moléculaire classique et ab initio. Pour l'approche classique, deuxtypes de potentiels ont été utilisés : le potentiel de Tersoff, qui donne des résultats peu satisfaisants, et un nouveau potentiel développé dans le cadre de cette thèse. Ce potentiel permet une meilleure modélisation du SiC sous irradiation que la plupart des potentiels empiriques disponibles pour le SiC. Il est basé sur une fonction de type EDIP, initialement développée pour décrire les défauts dans le silicium, que nous avons généralisé au SiC. Pour l'approche ab initio, la faisabilité des calculs a été validée et des énergies moyennes de 19 eV pour C et 38 eV pour Si ont été déterminées, proches des valeurs empiriques utilisées dans la communauté scientifique. Les résultats obtenus avec le nouveau potentiel EDIP sont globalement en accord avec ces valeurs. Enfin, les processus élémentaires impliqués dans la guérison du cristal ont été étudiés en calculant la stabilité relative des paires de Frenkel formées et en déterminant des mécanismes de recombinaisons possibles par la méthode Nudged Elastic Band