Upload
sergey-maslennikov
View
61
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
Руководитель работы: Абгарян К.К.
Дипломник: Володина О.В., гр. 08-608
Дипломная работа на тему:
Применение компьютерного моделирования
для решения задач параметрической идентификации потенциалов межатомного
взаимодействия
Создание новых материалов – важнейшая задача структурного материаловедения
На основе многослойных полупроводниковых материалов (МПНС) создаются современные приборы для наноэлектроники -транзисторы, светодиоды, полупроводниковые лазеры и др.
• Некоторые способы получения новых МПНСПромышленный: Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), газо-фазная эпитаксия .. Методы компьютерного моделирования
Введение в предметную область
Абгарян К.К.Особенности многоуровневого моделирования полупроводниковых наноструктур//Известия вузов. Материалы электронной техники. 2015. № 1. (в печати)
Программный модуль расчета
по простым моделям
Квантово-механический модульТеории функционала плотности
(VASP, PWscf и т.д.)Квантовые расчеты
Программный модуль расчета
инверсионных каналовInverse
Результаты экспериментов
Электроннаяструктура
транспортные свойства,(подвижность электронов)
Атомно-кристаллическаяструктура
Программный модуль кинетического метода Монте-Карло
Режимы роста структуры с заданными параметрами
Результаты экспериментов(внешние параметры:
t, давление ,газовая смесь в камере и т.д.)
Реальное время
Банк данныхСтруктура – свойства – технологические параметры
Уровень I. Стационарные модели (атомарный масштаб)
Уровень II.Динамические модели
Получениеновых материалов
с заданными свойствами
Программный модуль МД
Входныеданные
Выбор и параметрическая идентификация
потенциалов
Уровень III.Кин.ММК
Многомасштабная схема расчета полупроводниковых наноструктур
Многомасштабная схема расчета полупроводниковых наноструктур
Многоуровневый подход
Виды потенциалов межатомного взаимодействия
• Потенциал Леннарда-Джонса
• Потенциал Морзе
• Потенциал Терсоффа
• Потенциал Бреннера-Терсоффа
• Потенциал Терсоффа и
потенциал Бреннера-Терсоффа
описывают структуры с ковалентными связями.
Потенциал Терсоффа
• Потенциал парного взаимодействия • Параметры потенциала:• Позволяет проводить расчет когезионной энергии – энергии
взаимодействия пары атомов в присутствии третьего атома
coh
Целевая функция
Метод гранул (Granular Radial Search)
Метод оптимизации Хука-Дживса
Выбор области поиска значений по каждому параметру
- Фиксация всех параметров кроме одного
- Изменение значения параметра
- Рассмотрение графика изменения значения целевой функции
Изменение значения целевой функции в зависимости от значения параметрапотенциала n.
Получение данных о кристаллической решеткеПрограммный комплекс Accelrys Materials Studio
Координаты базисных атомов Постоянная решетки Клонирование
Диаграмма прецедентов для роли пользователя
Вычислительный эксперимент
• Структура кремния
• 400 наборов параметров
• Потенциал Терсоффа
• Области поиска значений параметров:
]={ }
5, 2, 30, 30, 100000, 5, 10)
• Методы оптимизации: Метод гранул,
Метода Хука-Дживса.
𝐷𝑒𝑅𝑒𝛽𝑆𝑛𝛾 𝜆𝑐 𝑑h
Вычислительный эксперимент
0
2
4
6
8
%
• Выбран набор параметров:- с наименьшим значением целевой функции- показавший наилучший результат при молекулярно-динамическом моделировании • Построен график отклонения значений параметров других наборов от
эталонного Granular Radial Search Метод Хука-Дживса
0
2
4
6
8
%
eD er S n c d h
Пользовательский интерфейс
Результаты дипломной работы
• Изучена специфичная предметная область• Разработана математическая модель• Формализована целевая функция в задаче
многопараметрической минимизации• Собраны требования и разработана архитектура
информационной системы• Реализован рабочий прототип с программным интерфейсом• В ходе компьютерной реализации использовалось
распараллеливание по входным данным• Проведена апробация представленного подхода на тестовых
примерах• Программный модуль интегрирован в многомасштабную
схему расчета полупроводниковых наноструктур