Symulacje procesów nanoszenia cienkich warstw metalicznych

Identyfikator grantu: PT01043

Kierownik projektu: Szymon Winczewski

Politechnika Gdańska

Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej

Gdańsk

Data otwarcia: 2022-02-01

Streszczenie projektu

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 warst 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 zaplanowe 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.

Publikacje

  1. S. Winczewski, J. Rybicki, A new approach to simulating the deposition of thin films realistically by combining Molecular Dynamics and time-stamped force-bias Monte Carlo methods, FNMA'22: The 18th International Conference on Functional and Nanostructured Materials n/d, (2022) n/d


← Powrót do spisu projektów

CONTACT

Our consultants help future and novice users of specialized software installed on High Performance Computers (KDM) at the TASK IT Center.

Contact for High Performance Computers, software / licenses, computing grants, reports:

kdm@task.gda.pl

Administrators reply to e-mails on working days between 8:00 am – 3:00 pm.