FRG: Collaborative Research: Modeling and Computation of Crystalline Nanostructures

FRG:合作研究:晶体纳米结构的建模和计算

基本信息

项目摘要

This project is aimed at advancing the state of the art for simulating nanocrystalline materials. A common technique to manufacture such materials is depositing a monocrystalline film on a monocrystalline substrate of a different composition (heteroepitaxy); in the process elastic interactions are very important. The project will develop highly efficient computational tools by combining continuum mechanics to handle long-range elastic interactions with kinetic Monte Carlo (KMC) simulations that can accurately describe transport kinetics at the atomic level. The methods developed will be broadly applicable, but the immediate focus is on quantum dot nano-structures. Three different approaches will be used to accomplish this task. One of these will use KMC to deduce various parameters used in continuum models. Another approach will be based on a new formulation of KMC which can be shown, using statistical mechanics, to be connected with the chemical potential. This will allow a fairly seamless connection between our KMC formulation and continuum mechanics. We can exploit this connection to use KMC on small, well separated regions and then combine these regions together using macroscopic variables, such as atomic flux and elastic displacement fields. Another approach is to perform KMC everywhere but using coarse-grained continuum fields that are updated on a macroscopic time scale.Nanocrystalline materials have shown great promise for many applications such as solid state lasers, memory devices, and photovoltaic cells. It is anticipated that the modeling and computation methods developed in this research will pave the way for performing device level simulations and provide valuable guidance in the interpretation of experimental measurements for strained alloy systems. Our group has close ties with experimental groups based in the semiconductor industry and academia, which will allow us to assess our modeling progress.
该项目旨在推进模拟纳米晶体材料的最新技术。制造此类材料的一种常见技术是将单晶膜沉积在不同组成(Heteroepitaxy)的单晶底物上;在此过程中,弹性相互作用非常重要。该项目将通过将连续力学与动力学蒙特卡洛(KMC)模拟进行远程弹性相互作用来开发高效的计算工具,从而可以准确地描述原子水平的传输动力学。 开发的方法将广泛适用,但是直接的重点是量子点纳米结构。将使用三种不同的方法来完成此任务。其中之一将使用KMC推断连续模型中使用的各种参数。 另一种方法将基于一种新的KMC公式,可以使用统计力学与化学潜力相关。这将允许我们的KMC公式和连续机械之间的相当无缝的联系。我们可以利用这种连接将KMC在较小的,分离良好的区域上使用,然后使用宏观变量(例如原子通量和弹性位移场)将这些区域组合在一起。另一种方法是在各地执行KMC,但是使用在宏观时间尺度上进行更新的粗粒细粒度连续性场。纳米晶体材料对许多应用显示了诸如固态激光器,存储器和光伏电池等许多应用的巨大希望。预计本研究中开发的建模和计算方法将为执行设备级别的模拟铺平道路,并在解释紧张​​的合金系统实验测量时提供宝贵的指导。我们的小组与基于半导体行业和学术界的实验小组有着密切的联系,这将使我们能够评估建模进度。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

暂无数据

数据更新时间:2024-06-01

Peter Smereka其他文献

Wetting of elastic solid on nanopillars
纳米柱上弹性固体的润湿
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Maxim Ignasco;Yukio Saito;Peter Smereka;and Olivier Pierre-Louis
    Maxim Ignasco;Yukio Saito;Peter Smereka;and Olivier Pierre-Louis
  • 通讯作者:
    and Olivier Pierre-Louis
    and Olivier Pierre-Louis
共 1 条
  • 1
前往

Peter Smereka的其他基金

Computation of the Semiclassical Limit of Schroedinger's Equation, Anisotropic Grain Growth, and Epitaxial Growth Using Kinetic Monte Carlo
使用动力学蒙特卡罗计算薛定谔方程的半经典极限、各向异性晶粒生长和外延生长
  • 批准号:
    1115252
    1115252
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Computational Methods for Heteroepitaxial Growth, Grain Boundary Motion, and High Frequency Wave Propagation
异质外延生长、晶界运动和高频波传播的计算方法
  • 批准号:
    0810113
    0810113
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
Efficient Computation of Epitaxial Growth
外延生长的高效计算
  • 批准号:
    0509124
    0509124
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Computational Methods for Problems in Material Science
材料科学问题的计算方法
  • 批准号:
    0207402
    0207402
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Mathematical Sciences: "CAREER Program: Peter Smereka
数学科学:“职业计划:Peter Smereka
  • 批准号:
    9625190
    9625190
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
Mathematical Sciences: Postdoctoral Research Fellowship
数学科学:博士后研究奖学金
  • 批准号:
    9007329
    9007329
  • 财政年份:
    1990
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Fellowship Award
    Fellowship Award

相似国自然基金

临时团队协作历史对协作主动行为的影响研究:基于社会网络视角
  • 批准号:
    72302101
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
在线医疗团队协作模式与绩效提升策略研究
  • 批准号:
    72371111
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    41 万元
  • 项目类别:
    面上项目
数智背景下的团队人力资本层级结构类型、团队协作过程与团队效能结果之间关系的研究
  • 批准号:
    72372084
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
    面上项目
A-型结晶抗性淀粉调控肠道细菌协作产丁酸机制研究
  • 批准号:
    32302064
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向人机接触式协同作业的协作机器人交互控制方法研究
  • 批准号:
    62373044
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

FRG: Collaborative Research: New birational invariants
FRG:协作研究:新的双有理不变量
  • 批准号:
    2244978
    2244978
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
FRG: Collaborative Research: Singularities in Incompressible Flows: Computer Assisted Proofs and Physics-Informed Neural Networks
FRG:协作研究:不可压缩流中的奇异性:计算机辅助证明和物理信息神经网络
  • 批准号:
    2245017
    2245017
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant
FRG: Collaborative Research: Variationally Stable Neural Networks for Simulation, Learning, and Experimental Design of Complex Physical Systems
FRG:协作研究:用于复杂物理系统仿真、学习和实验设计的变稳定神经网络
  • 批准号:
    2245111
    2245111
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
FRG: Collaborative Research: Variationally Stable Neural Networks for Simulation, Learning, and Experimental Design of Complex Physical Systems
FRG:协作研究:用于复杂物理系统仿真、学习和实验设计的变稳定神经网络
  • 批准号:
    2245077
    2245077
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
    Continuing Grant
FRG: Collaborative Research: Singularities in Incompressible Flows: Computer Assisted Proofs and Physics-Informed Neural Networks
FRG:协作研究:不可压缩流中的奇异性:计算机辅助证明和物理信息神经网络
  • 批准号:
    2244879
    2244879
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.05万
    $ 44.05万
  • 项目类别:
    Standard Grant
    Standard Grant