Études théoriques et expérimentales des effets singuliers induits par les muons atmosphériques sur les technologies numériques d’échelle nanométrique

Theoretical and experimental studies of the Single Event Effect induced by atmospheric muons on numerical technologies of nanometric scales

• Auteur / Autrice : Pierre Li Cavoli
• Direction : José Busto, Guillaume Hubert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules et astroparticules
• Date : Soutenance le 13/12/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire ONERA-CNRS de Micro Nano Optique - Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Jury : Président / Présidente : Éric Kajfasz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karine Castellani-Coulié
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Raoul Velazco, Alain Klotz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Geant4 (logiciel)

Protons

Rayonnement cosmique

Muons

Mots clés libres

Muons

Geant4

Dépôt radial

Musca sep3

Rayons cosmiques

Modélisation

See

Protons

Muons

Geant4

Radial deposit

Musca sep3

Cosmic rays

Modeling

See

Protons

Résumé

Cette étude s’inscrit dans le domaine de la microélectronique. Elle consiste à étudier l’impact de la morphologie 3D du dépôt d’énergie sur la modélisation des événements singuliers (SEE) induits par les muons atmosphériques. La démarche a consisté dans un premier temps à modéliser le dépôt d’énergie induits par des protons dans des volumes nanométriques. Pour cela, le code Monte-Carlo GEANT4 a permis de simuler et de stocker dans une base de données, les caractéristiques des traces des dépôts d’énergie des protons. Une fois la démarche validée pour les protons, des simulations du dépôt d’énergie induit par des muons ont été réalisées. Une caméra CCD a été utilisée afin de réaliser des mesures de l’environnement radiatif atmosphérique et de contraindre la modélisation des dépôts d’énergie induits par les muons. Cette étude met en évidence et quantifie l’apport de considérer la distribution radiale du dépôt d’énergie induit par des protons pour des volumes nanométriques, dans les calculs de prédiction des SEE. En revanche, l’étude montre que la considération de la distribution radiale du dépôt d’énergie induit par des muons dans des volumes nanométriques a un impact négligeable sur la modélisation des SEE. Il serait intéressant de réaliser des mesures du dépôt d’énergie induit par des muons dans des technologies nanométriques sous accélérateur. Cela permettrait d’apporter des données expérimentales encore inexistantes, nécessaires au développement de nouveaux modèles physiques plus précis sur la modélisationdu dépôt d’énergie induit par des muons.

This study concerns the domain of the microelectronics. It consists in the studyof the impact of the 3D morphology of the energy deposit on the Single EventEffect (SEE) modeling, induced by atmospheric muons. Over a first phase, theapproach has consisted in the modeling of the energy deposit induced by protonsin nanometric volumes. For that purpose the use of the Monte Carlo code GEANT4has allowed to simulate and stock in a database the tracks characteristics of theenergy deposit induced by protons. Once the approach validated for the protons,simulations of the energy deposit induced by muons have been realized. A CCDcamera has been used in order to measure the radiative atmospheric environmentand to constrain the modeling of the energy deposit induced by muons. This studyhighlights and quantify the contribution of the radial distribution of the energydeposit incuced by protons in nanometric volumes for the SEE prediction. On theother hand, the study shows that the contribution of the radial distribution of theenergy deposit induced by muons in nanometric volumes has a negligeable impacton the SEE modeling. It will be interesting to realize measurements of the energydeposit induced by muons in nanometric technologies under accelerator. This willallow to bring experimental data still nonexistant necessary to the developpmentof new physical models more accurate on the modelization of the energy depositinduced by muons.