Un modèle à interface diffuse pour le démouillage solide fortement anisotrope // a diffuse-interface approach for strongly anisotropic solid-state dewetting

Topic description

Le projet de thèse porte sur la modélisation du démouillage solide, un phénomène où un film cristallin mince se rétracte spontanément sur un substrat pour minimiser son énergie de surface, entraînant des dynamiques d'évolution complexes (instabilités, facettage, rupture de ponts capillaires...). Ce processus, crucial pour de nombreuses applications nanotechnologiques, reste difficile à modéliser, notamment en présence d'une forte anisotropie cristalline, qui engendre des interfaces non différentiables, des changements morphologiques et une formulation mathématique souvent mal posée.

L'objectif est de développer une approche à interface diffuse basée sur les modèles de type champ de phase pour simuler ces phénomènes. Le travail inclut : la validation du modèle sur des cas isotropes, l'intégration d'une anisotropie forte inspirée de nos travaux récents, puis l'étude de la limite d'interface fine pour retrouver les lois physiques associées (diffusion de surface anisotrope, loi de Young anisotrope, conditions à la ligne de contact). Le modèle final sera utilisé pour analyser des comportements expérimentaux observés dans des matériaux monocristallins fortement anisotropes.
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This PhD project focuses on modeling solid-state dewetting, a phenomenon in which a thin solid film retracts on a substrate to minimize its surface energy, leading to complex morphological evolutions such as instabilities, faceting, and pinch-off events. Although essential for modern nanotechnologies, this process remains challenging to model, particularly in the presence of strong crystalline anisotropy, which introduces non-differentiable interfaces, topological changes, and mathematically ill-posed formulations.

The goal is to develop a diffuse-interface formulation using a phase-field approach to simulate dewetting. The work will involve validating the model on isotropic test cases, incorporating strong anisotropy based on recent theoretical advances, and analyzing the sharp-interface limit to recover the correct physical laws (anisotropic surface diffusion, anisotropic Young's law, and boundary conditions at the contact line). Ultimately, the model will be applied to investigate experimentally observed behaviors in highly anisotropic single-crystal materials.
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Funding further details

Appel anticipé*Concours IPP ou école membre*Contrat Doctoral M4S*Allocation doctorale AMX*