Simulation à l'échelle atomique de la formation des boucles de dislocation sous irradiation

(Received 6 September 1993, received in final form 22 November 1993, accepted 24 November 1993)

Abstract
Using the Monte carlo technique, we have developed a model for the Atomic Scale Simulation of the formation of dislocation loops in materials under irradiation. We assume that vacancy interstitial pairs are created by particle impact and diffuse through the solid. Three types of reaction are considered : vacancy interstitial recombination, interstitial association to form a nucleus for a new dislocation loop and incorporation of interstitials into already existing dislocation loops leading to their growth. We have determined the concentration of interstitials, vacancies and dislocation loops, together with the average radius of the latter. Our results are compared with those obtained by using the chemical rate theory and with experimental data on CdTe. Moreover, Atomic Scale Simulations lead to the spatial distribution of dislocation loops, in agreement with TEM experimental observations, and to indications about the distribution of vacancies around these loops. This kind of information is totally missing in the chemical rate theory.

Résumé
En utilisant une technique de Monte Carlo, nous avons développé un modèle de simulation à l'échelle atomique traitant de la formation des boucles de dislocation dans les matériaux sous irradiation. Les paires lacunes-interstitiels sont créées sous l'impact des particules incidentes et diffusent dans le matériau. Trois types de réaction sont supposées avoir lieu : la recombinaison lacune-interstitiel, l'association d'interstitiels pour former des germes de boucles de dislocation et l'incorporation d'interstitiels dans ces boucles conduisant à leur grossissement. Nous avons déterminé les concentrations des interstitiels, des lacunes et des boucles de dislocation, ainsi que la taille de ces dernières. Nous avons comparé ces résultats avec ceux de la théorie de la cinétique chimique et avec nos résultats expérimentaux sur le CdTe. En outre, la simulation à l'échelle atomique fournit les distributions spatiales des boucles de dislocation qui concordent avec les observations expérimentales en microscopie électronique en transmission, et des indications sur la répartition des lacunes autour de ces boucles. Ces dernières informations sont complètement absentes dans la théorie de la cinétique chimique.