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Jeudi 18 octobre 2012

14h - Bibliothèque du CRMD

Modélisation multi échelle des nanofils ionique avec prise en compte des effets de surface élastiques et piezoélectriques

J. Yvonnet - MSME - Université Paris-Est

Résumé :

Dans cette étude, nous proposons une modélisation multi échelle des nanofils de type wurtzite (AlN, ZnO, GaN) dont certains effets de taille ont été observés expérimentalement. Par exemple, le module de Young ou le coefficient piézoélectrique e33 peuvent augmenter fortement lorsque le diamètre de ces nanofils attient une taille de l’ordre de quelques dizaines de nanomètres. Le mécanisme principal associé à ce phénomène est lié aux atomes de surfaces et à leur interaction avec les atomes de volume. Afin de capturer ces effets dans le cadre de la mécanique des milieux continus, nous utilisons une extension de l’expression de l’enthalpie incluant des termes de surface. Les coefficients des comportements élastiques et piézoélectriques de surface sont identifiés par des calculs atomistiques (DFT). Nous proposons une démarche mettant en jeu des modèles de surface (slabs) permettant de déduire les coefficients pour de faibles coûts de calculs. Les modèles continus sont résolus par une méthode d’éléments finis incluant des éléments de surface possédant leur comportement propre. En vue de valider le modèle continu, des modèles DFT complets de nanofils sont construits et leur réponse comparée avec le modèle continu.

Références

[1] M.T. Hoang, J. Yvonnet, A. Mitrushchenkov, G. Chambaud, First-principle based multiscale model of piezoelectric nanowires, submitted.
[2] J. Yvonnet, A. Mitrushchenkov, G. Chambaud, Q.-C. He, S.-T. Gu, Characterization of surface and nonlinear elasticity in wurtzite ZnO nanowires, Journal of Applied Physics, 111:124305, 2012.
[3] Yvonnet J., Mitrushchenkov A., Chambaud G., He Q.-C., Finite element model of ionic nanowires with size-dependent mechanical properties determined by ab initio calculations, Computer Methods in applied Mechanics and Engineering, 200:614-625 (2011)
[4] Mitrushchenkov A., Chambaud G., Yvonnet J., He, Q.-C., Towards an elastic model of wurtzite AlN model, Nanotechnology, 21(25):255702 (2010).