Missions

Le/La candidat(e) contribuera à la partie théorique du projet ANR international PuMMAVi (Pomper, Mesurer et Modéliser les vibrations atomiques dans le microscope électronique) en collaboration avec l’Université Humboldt à Berlin. Il/Elle étudiera théoriquement, en utilisant des méthodes ab initio, les propriétés vibrationnelles de défauts bien identifiés à l'échelle atomique survenant dans les nanofils de semi-conducteurs III-V (GaN/AlN), depuis des atomes de dopants isolés ou formant des agrégats (Si, Mg, Eu) jusqu’aux fautes d'empilement ou domaines d'inversion. Une partie de ce travail sera consacrée à l'interprétation des données expérimentales de spectroscopie de perte d'énergie d'électrons (EELS) à très haute résolution acquises par notre partenaire allemand du projet sur un instrument à l’état-de-l’art.

Activités

La stratégie développée pour aborder ce problème sur la base des méthodes de premiers principes reposera sur l'approche de 'force constant matching', c'est-à-dire sur le calcul ab initio des constantes de force effectuées sur des sous-systèmes plus petits, qui sont ensuite assemblés pour construire la matrice dynamique de l'ensemble du système d'intérêt. Ces développements ont défini l'état-de-l'art dans le domaine et restent inégalés en termes de précision et de pouvoir prédictif. Cette stratégie repose donc sur l'utilisation intensive de codes basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, telle que la suite de codes Quantum ESPRESSO, et implique des relaxations structurales, des analyse approfondies de la structure électronique ainsi que l’étude des propriétés vibrationnelles de sous-systèmes de petite taille, par déplacements finis ou réponse linéaire. Le/La candidat(e) étendra et/ou adaptera ensuite les codes déjà développés dans le laboratoire pour construire la matrice dynamique de systèmes plus grands contenant jusqu'à quelques dizaines de milliers d'atomes, fournissant un modèle réaliste et bien convergé des systèmes étudiés expérimentalement. L'analyse des résultats impliquera typiquement le calcul de quantités telles que les spectres EELS, les facteurs de structure dynamique, les dispersions de phonons ou les densités d'états de phonons locales.

Compétences

Le/La candidat(e) doit être titulaire d'un doctorat en physique de la matière condensée ou en science des matériaux et avoir une expérience préalable des calculs ab initio (théorie de la fonctionnelle de la densité). De bonnes compétences en programmation (Fortran, Python), un très bon niveau en anglais (tant à l'oral qu'à l'écrit) et un goût prononcé pour la physique de l'état solide et la physique numérique sont nécessaires.

Contexte de travail

L'Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), situé au centre de Paris (place Jussieu), est un laboratoire reconnu internationalement pour le développement et la modélisation de spectroscopies basées sur la lumière visible ou infrarouge, les rayons X ou les électrons. Son expertise s'étend des spectroscopies d’excitation d’électrons de cœur telles que la spectroscopie d'absorption des rayons X, le dichroïsme magnétique circulaire des rayons X, la diffusion Raman des rayons X, aux spectroscopies vibrationnelles telles que l'absorption IR, la diffusion inélastique non résonnante des rayons X, la spectroscopie Raman et la spectroscopie vibrationnelle de perte d'énergie des électrons (EELS). Le candidat bénéficiera également d'une forte interaction avec nos collaborateurs dans le cadre de l'ANR PuMMAVi en France (IRIG, CEA Grenoble, responsable de la croissance des échantillons) et en Allemagne (AGSEM, Humboldt-Universität zu Berlin, responsable des expériences EELS à ultra-haute résolution).