Разработка и исследование методов численного анализа, параллельных алгоритмов, разномасштабных алгоритмов моделирования для решения задач математической физики и прикладных задач микроэлектроники : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. И. Белько

Abstract

Объектом исследований являются кластеры точечных дефектов в кремнии и германии, а также нанокластеры дефектов с участием легирующих атомов, которые образуются в пересыщенных растворах собственных точечных дефектов и атомов примесей. Цель работы – разработка программного комплекса для моделирования процессов формирования наноструктурных элементов электроники, основанного на использовании методов молекулярной динамики, квантовой химии и кинетического метода Монте-Карло, адаптированного к высокопроизводительным вычислительным платформам. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: параметризация эмпирического функционала заданного типа; разработка и реализация параллельной версии алгоритма молекулярной динамики; выбор и реализация алгоритма кинетического метода Монте-Карло; разработка, реализация и тестирование разномасштабного алгоритма, объединяющего кинетический метод Монте-Карло и метод молекулярной динамики. В результате выполнения задач НИР был разработан программный комплекс, интегрирующий в себе расчеты методом кинетического Монте-Карло и молекулярной динамики в одном цикле моделирования, для многоуровневого описания зарождения и роста ансамблей нанокластеров собственных дефектов. Программный комплекс был использован для прогнозирования остаточного уровня и параметров радиационных повреждений в кремнии и кремний-германиевых сплавах в условиях, представляющих интерес для практических приложений.полнено многоуровневое моделирование самонагревания полностью обедненных КНИ МОП транзисторов с использованием метода классической молекулярной динамики в сочетании с расчетами теплового поля на основе численного решения уравнения теплопроводности. Поскольку термические свойства тонких кремниевых слоев (толщиной несколько нанометров) существенно отличаются от названных свойств сплошного кремния, для описания теплопереноса в канале МОП транзисторов, содержащих ультатонкие кремниевые слои, применялся метод молекулярной динамики. Было показано, что локальное увеличение температуры в транзисторах данного типа может превышать 200 К, если средняя температура в прилежащей области составляет 500 К.