CDD Doctorant en simulation et visualisation de croissance de films minces : approches basée Monte Carl

Sujet de thèse :
Au CNRS, sur le site du Futuroscope, l'Institut PPRIME en collaboration avec le Laboratoire XLIM, dans le cadre du projet DIADEM-CINEMA financé par un Programme d'équipements prioritaire de recherche, recrute un doctorant ou une doctorante pour travailler en simulation et visualisation de croissance de films minces : approches basée Monte Carlo sur GPU.

1- CONTEXTE :
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Le développement de nouveaux matériaux ou l’amélioration de matériaux existants est au cœur de nombreuses applications avancées depuis des décennies. La maîtrise de leurs procédés d’élaboration est essentielle pour contrôler leur forme et leurs propriétés en vue des applications visées. Parmi les matériaux avancés, les oxydes fonctionnels (oxydes de métaux de transition cristallins) présentent une gamme remarquable de propriétés ajustables (ferroélectricité, conduction transparente, supraconductivité, etc.), essentielles pour des applications de pointe. Pour la microélectronique, ces matériaux doivent souvent être élaborés sous forme de couches minces. Cependant, les relations entre élaboration et propriétés sont encore optimisées par des méthodes empiriques, qui sont coûteuses en temps et en argent. De nouvelles méthodologies disruptives sont donc nécessaires pour surmonter ces limites, et permettre de comprendre l’influence des paramètres de dépôt sur l'évolution de la microstructure du film (taille et texture des grains) et de ses propriétés (densité de défauts, propriétés mécaniques). C’est l'enjeu principal du projet CINEMA dont l’un des objectifs est le développement d'outils GPU efficaces permettant la simulation et la visualisation de croissance de films minces avec des méthodes basés sur l’algorithme cinétique de Monte Carlo (kMC).

2- SUJET DE THESE :
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Les méthodes de simulations numériques actuelles sont contraintes à des domaines de simulation restreints en temps (faible durée du temps simulé et donc croissance limitée) et en espace (échantillons de trop faible dimension pour comparer aux expérimentations). De ce fait, certains phénomènes ne peuvent pas être pris en compte par les méthodes existantes. C’est le cas notamment si l’on souhaite étudier des phénomènes tels que les joints de grains ou encore les croissances polycristallines dans l’étude des croissances de films minces. Ces calculs se font au prix de coûts de calcul et d’utilisation mémoire excessifs ne pouvant être simulés que sur super-calculateurs. L’accès à ces derniers reste très restreint et ne peuvent être utilisés notamment lors des phases de prototypage répétitives par exemple. Les méthodes actuelles, basées sur l’algorithme cinétique de Monte Carlo (kMC), se butent à ces limites de taille mémoire, temps de calculs et pas de temps de simulation.

3- OBJECTIFS :
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Les travaux de la thèse visent à lever ces obstacles en s’attaquant aux contraintes à la fois physi
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