Моделирование атомной диффузии Ge на структурированных подложках Si методом молекулярной динамики / Новиков П.Л., Павский К.В., Насибулов И.А., Двуреченский А.В.

Интерес к пространственно упорядоченным массивам квантовых точек (КТ) обусловлен какразнообразием их физических свойств, так и возможностью их применений в перспективныхнаноэлектронных устройствах [1-3]. Такие массивы можно создавать ростом на структурированныхподложках (pre-patterned substrates). Структурированными мы называем подложки, на поверхностикоторых с помощью литографии создан регулярный рисунок с ямками или траншеями. В настоящеевремя недостаточно изучены механизм атомной диффузии в углублениях на структурированныхподложках, механизм зарождения трехмерных островков Ge, деформации в структурированныхподложках и связанное с ними неравновесное распределение химического потенциала. Эти вопросыудобно исследовать методом молекулярной динамики (МД).В данной работе методом МД исследованмикроскопический механизм атомной диффузии Ge наструктурированных подложках Si с траншеями. Построена картапотенциального рельефа в канавке, позволившая определитьэнергию активации поверхностной атомной диффузии,характерные маршруты миграции атомов по стенкам траншей,положение энергетических минимумов, выполняющих рольцентров захвата адатомов. Выявлены условия, при которыхтермодинамически выгодной является морфология снаноостровками в траншеях и между траншеями соответственно.При моделировании методом МД наиболее затратным, до95% от общего времени, является процедура поиска ближайшихсоседей для каждого атома гетероструктуры Ge/Si. Для вычислительных систем (ВС) с общей ираспределенной памятью были разработаны и реализованы параллельные алгоритмы поискаближайших соседей в атомном массиве c использованием списков Верле [4] в стандартах MPI иOpenMP. Показана эффективность их исполнения на ВС.