Atomistische Dünnschichtwachstumssimulation in der Anwendung
V2021 Vakuum & Plasma
13. Oktober
Dresden
2021
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Die Entwicklung der Technik ist zunehmend an digitale
Lösungen gebunden. Auch in Wissenschaft und
Produktion werden immer mehr computergestützte
Verfahren eingesetzt. Getrieben wird diese Entwicklung
im Wesentlichen durch die verfügbare Hardware und
die immer ausgereiftere Software. Auf der
Hardwareseite können große Rechen- und
Speicherkapazitäten mittlerweile problemlos
angemietet werden, Begriffe wie Cloud-Storage oder
Cloud-Computing sind auch dem Laien geläufig. Auch
im Bereich der Softwareentwicklung vollzieht sich
derzeit ein Wandel. Computer sollen mehr und mehr
manuelle Eingriffe ersetzen können. Computer müssen
in der Lage sein, flexibel auf neue oder gelernte
Situationen zu reagieren. Solche Bedingungen werden
mit Hilfe von maschinellen Lernverfahren oder
neuronalen Netzen realisiert. Schon heute scheinen solche computerisierten Lösungen den
menschlichen Fähigkeiten überlegen zu sein. Tatsächlich handelt es sich aber immer um Probleme, die
eine begrenzte Komplexität aufweisen und bei denen die Maschinen lernfähig sind. Diese Ansätze sind
vielversprechend, wenn eine ausreichend große Datenbasis vorhanden ist und diese in geeigneter
Weise erweitert werden kann. Im Bereich der atomistischen Simulation trifft dies auf eine vergleichsweise
große Anzahl von Problemen zu. Besonders reizvoll erscheinen Machine Learning Potentiale in der
Wachstumssimulation, da sich die Umgebung der Atome ständig ändert. In der Tat gibt es bereits erste
Machine Learning Potentiale, deren Leistungsfähigkeit derzeit untersucht wird. Es deutet sich jedoch an,
dass nach wie vor die klassischen Potentiale nötig sind, um die Strukturen und die internen Kräfte korrekt
in einer angemessenen Simulationsdauer zu beschreiben. Dieser Beitrag konzentriert sich
schwerpunktsmäßig auf die klassischen Potentiale. Hier wird das Konzept der virtuellen Beschichtung
vorgestellt. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Darstellung der physikalischen Parameter und der aus
der atomistischen Simulation gewonnenen Parameter. Insbesondere die Struktureigenschaften erlauben
eine Bewertung, die die experimentellen Analysen sinnvoll ergänzen und teilweise darüber hinausgehen.
Dies bezieht sich insbesondere auf die Grenzflächeneigenschaften. Unabhängig von der
Beschichtungsmethode stellen die Analysen der Grenzflächen eine große Herausforderung dar. Anhand
von Sputterschichten in quantisierenden Nanolaminaten und GLAD-Schichten werden die Simulationen
und experimentellen Daten vorgestellt und es wird gezeigt, in welchen Fällen die numerische Simulation
Vorteile hat und in welchen Beispielen die experimentellen Daten derzeit noch unverzichtbar sind.