Verbundprojekt: Multiskalensimulationssoftware zur Modellierung von Wachstums- und Diffusionsprozessen in Materialien; Teilprojekt: Entwicklung von realitätsnahen Anwendungsbeispielen für die Simulation von atomaren Systemen über lange Zeiträume

Zur Behandlung vieler industrierelevanter Fragestellungen müssen Prozesse über lange Zeiträume simuliert werden. Daher können Standardverfahren der Molekulardynamik hier nicht angewendet werden. Daher gibt es einen hohen Bedarf nach effizienten Verfahren die solche numerischen Experimente trotzdem ermöglichen. Das Ziel des Verbundvorhabens MultiModel ist es, numerische Methoden für solche Probleme zu entwickeln und in eine benutzerfreundliche Software zu implementieren. Hauptziel des Teilprojekts von AQC ist die Entwicklung individueller Parametersätze für die Simulation von praxisrelevanten Materialsystemen. Die Bereitstellung solcher Parametersätze für die Endnutzer des ATKClassic Moduls ist unerlässlich, da diese ansonsten ohne erheblichen Mehraufwand keine Möglichkeit zur Simulation von realen Materialsystemen und somit zur Verwendung der neu entwickelten Softwaretools hätten. Dazu ist es unter anderem notwendig, die Eigenschaften der Materialsysteme mittels rechentechnisch aufwändiger ab initio Methoden zu charakterisieren. AQC ist neben den Arbeiten am Arbeitspaket 1 mit der Durchführung des Arbeitspakets 5 "Wissenschaftliche Anwendungen" betraut. Dieses wird über die gesamte Projektlaufzeit bearbeitet. AQC bearbeitet mehrere Aufgaben: Zuverlässige reaktive Force-Field Parametersätze werden mit Hilfe von ab initio Berechnungen erzeugt und mit experimentellen oder theoretischen Literaturwerten abgeglichen. Außerdem wird die Diffusion von Bor Atomen in Silizium oder SiGe-Legierungen, die Diffusion von Lithium Atomen in Graphit und Ausbreitung von Defektzuständen in TiN untersucht. Zusätzlich sollen die Eigenschaften von 2 komplexen Materialsystemen beschrieben werden, Feststoff-Elektrolyt-Grenzflächen und Dünnschichtsystemen aus der Mikroelektronik.