Моделирование полей упругих деформаций и электронного спектра в полупроводниковых наногетероструктурах с пространственно упорядоченным ансамблем квантовых точек

Объект исследования: пространственно упорядоченные массивы квантовых точек Ge на Si. Цель: разработка методов и алгоритмов математического моделирования для вычисления полей упругой деформации и электронной структуры квантовых точек. Разработана модель Монте-Карло (МК) роста гетероструктур Ge/Si, учитывающая упругие деформации в системе. Методом МК проведено моделирование роста Ge на структурированных подложках Si, приготовленных с использованием ионного облучения. Учтен вклад межузельных атомов, введенных облучением, в распределение упругих деформаций на донышках канавок. Получена зависимость морфологии наноструктур германия от температуры и угла наклона стенок канавок. Разработаны параллельные алгоритмы и программы для моделирования роста Ge на Si методом МК. Предложена методика расчета потенциального рельефа для поверхности структурированной подложки кремния методом молекулярной динамики (МД). Построены карты потенциального рельефа для канавок треугольного профиля и ямок в форме перевернутых усеченных и неусеченных пирамид. Методом МД рассчитана удельная энергия различных морфологий наноструктур германия на структурированных подложках кремния. Определены условия роста нескольких наноостровков в одной ямке. Для структурированных подложек Si, содержащих систему параллельных канавок и сформированных с использованием ионного облучения, методом МД рассчитано распределение упругих поверхностных деформаций, возникающих под действием кластеров межузельных атомов. Показано, что деформации меняют знак в зависимости от угла наклона стенок канавок. На основе данных моделирования объяснено наблюдаемое в эксперименте местоположение наноостровков Ge по отношению к канавкам. Для моделирования методом МД предложены параллельные алгоритмы и программы. Для организации функционирования распределительных вычислительных систем при решении задач разработаны: средства повышения эффективности выполнения параллельных программ для вычислительных систем с общей и распределенной памятью, алгоритмы планирования ресурсов вычислительных систем между параллельными масштабируемыми программами пользователей, алгоритмы и программы самодиагностики распределенных вычислительных систем.