Research and Development: User projects

Celem projektu jest opracowanie nowej metody służącej do wiarygodnego symulowania procesów nanoszenia cienkich warstw metalicznych metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej (ang. physical vapor deposition, PVD). Projekt przewiduje opracowanie nowego hybrydowego protokołu symulacji, łączącego metodę dynamiki molekularnej (MD) z metodą tfMC (ang. time-stamped force-bias Monte Carlo). Druga ze wskazanych technik (tfMC) pozwala znacząco (nawet kilkudziesięciokrotnie) wydłużyć skale czasowe osiągane w symulacji. Jej wykorzystanie pozwoli osiągnąć w symulacjach warunki bardziej zbliżone do tych stosowanych w rzeczywistych eksperymentach, otrzymując bardziej porównywalne szybkości nanoszenia.
Opracowana technika ma zostać wykorzystana do przeprowadzenia przykładowych symulacji nanoszenia cienkich warstw Au (o grubościach rzędu paru nm) na podłożu będącym krystalicznym Si. Przeprowadzone symulacje mają dać wgląd w naturę i znaczenie procesów zachodzących w trakcie osadzania, oraz zbadać w jaki sposób procesy te przekładają się na wynikowe właściwości powstałej cienkiej warstwy. Za cel projektu stawia się także wykazanie, że opracowane nowe podejście hybrydowe MD+tfMC dostarcza dużo wiarygodniejszego obrazu wzrostu, aniżeli techniki symulacyjne stosowane dotychczas, wykorzystujące jedynie metodę MD.
W zaplanowanych symulacjach rozpatrzone zostaną bardzo duże układy (składające się z 100-200 tys. atomów), długości symulacji będą znaczne (setki miliony kroków MD/tfMC) i wykorzystane zostaną wysoce predyktywne metody opisu oddziaływań (potencjały międzyatomowe klasy 2NN-MEAM). Wobec tego zaplanowane symulacje wymagają zaangażowania znacznych mocy obliczeniowych. W symulacjach wykorzystany zostanie pakiet/program LAMMPS, który pozwala w sposób bardzo efektywny (wykorzystywane jest hybrydowe zrównoleglenie MPI/OpenMP) prowadzić symulacje charakteryzujące się wysokim stopniem równoległości.