Soutenance de thèse de Terkia BRAIK

Dans cette étude, nous avons réalisé des simulations de champ de phase pour suivre quantitativement la morphologie de l’interface solide-liquide du silicium sur plusieurs échelles de longueur et de temps en recalibrant les fonctions d’anisotropie précédemment obtenues pour l’énergie de surface et l’attachement cinétique. Nous avons simulé la formation de facettes { 111 } dans différentes orientations cristal- lographiques où des différences qualitatives entre les directions de croissance sont observées et analysées. Nous avons également établi et résolu un modèle analytique décrivant l’interface solide-liquide. Dans l’ensemble, les résultats obtenus apportent des informations précieuses et un soutien solide aux études expérimentales in situ de la solidification du silicium à l’aide de l’imagerie X. De plus, ils valident également le modèle de champ de phase proposé qui utilise des fonctions d’anisotropie basées sur des études expérimentales. L’accord très quantitatif entre les résultats des expériences, simulations et modéle analytique obtenu dans la présente étude ouvre de nouvelles perspectives pour réaliser des simulations quantitatives de la solidification du silicium dans des systèmes régis par des conditions physiques plus complexes.

n the present study, we performed phase-field simulations to follow quantitatively the morphology of the silicon solid-liquid interface over several length and time scales by re-calibrating previously obtained anisotropy functions for the surface energy and for the kinetics attachment . We simulated the formation of { 111 } facets in different crystallographic orientations where qualitative differences between the growth directions are observed and anal- ysed. We also established and solved an analytical model that describe the solid-liquid interface. Altogether, the present results bring valuable pieces of information and strong sup- port to experimental studies of silicon solidification through in situ X-ray imaging. Moreover they also validate the proposed phase-field model that uses anisotropy func- tions based on experimental studies. The very quantitative experiment-simulation- analytical agreement obtained in the present study opens new perspectives to perform quantitative simulations of silicon solidification in systems governed by more complex physical conditions