Προσομοιώσεις του InxGa1-xN με τη μέθοδο grand canonical Monte Carlo
Creators: name: Δόλιας, Γεώργιος Αθανασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: προσομοιώσεις
ημιαγωγοί νιτριδίων
τυχαίοι αριθμοί
simulations
grand canonical Monte Carlo
nitride semiconductors

description: Τα τελευταία χρόνια, το τριαδικό σύστημα InxGa1-xN έχει προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον λόγω της ικανότητάς του να σχηματίζει διόδους εκπομπής φωτός, λειτουργώντας από το υπεριώδες μέχρι το ερυθρό του ενεργειακού φάσματος. Σε αυτή την εργασία, παρουσιάζουμε μια θεωρητική μελέτη των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων του τριαδικού συστήματος InxGa1-xN. Οι ενεργειακές ιδιότητες του InxGa1-xN αναλύονται μέσω των προσομοιώσεων Monte Carlo, χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο Metropolis. Η μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του κώδικα LAMMPS και κωδίκων σε γλώσσα C. Επίσης, παρουσιάσαμε τα αποτελέσματα της μελέτης με τη χρήση των προγραμμάτων ATOMS και Origin. H μελέτη αυτή αποτελείται από τρία μέρη. Στο πρώτο μέρος, ο στόχος ήταν να εξηγήσουμε τη σημασία των προσομοιώσεων στη θερμοδυναμική και να δώσουμε μια σύντομη εισαγωγή στις προσομοιώσεις Monte Carlo. Ακόμη, περιγράψαμε τα σύνολα σε μία μεγαλοκανονική προσομοίωση Monte Carlo και παρουσιάσαμε την βασική ιδέα του αλγόριθμου Metropolis. Επιπρόσθετα, περιγράψαμε τις εξισώσεις του δυναμικού Tersoff-Brenner το οποίο χρησιμοποιήθηκε στην εργασία αυτή, το διατομικό δυναμικό δηλαδή του συστήματος που μελετήθηκε. Στο δεύτερο μέρος, περιγράψαμε τα βασικά αρχεία εισόδου για τον κώδικα LAMMPS, περιγράψαμε την λειτουργία των αρχείων C καθώς επίσης αναφέραμε τις βασικές παραμέτρους κατά την εκτέλεση των προσομοιώσεων. Στο τρίτο και τελευταίο κομμάτι της εργασίας, ο στόχος ήταν να εξεταστεί το σύστημα InxGa1-xN, το οποίο αποτελείται από 32 άτομα σε διαφορετικές θερμοκρασίες από 100 μέχρι 1000 Κ, 30000 επαναλήψεις, αλλά και να βρούμε την ενεργειακά προτιμητέα κατάσταση του συστήματος. Επίσης, οπτικοποιήσαμε την δομή του συστήματος με τη χρήση του προγράμματος ATOMS.
description: In recent years, the InxGa1-xN ternary system has attracted special interest because of its potential for the formation of light emitting devices (LED’s) operating from the ultraviolet well into the red of the energy spectrum. In this work, we present a theoretical study of thermodynamic properties of group- nitride ternary InxGa1-xN. The energetics properties of InxGa1-xN are analyzed through Monte Carlo simulations that use the Metropolis algorithm. This study was done by the use of LAMMPS code and C source codes. We also visualized our results with the programs ATOMS and Origin. This work consists of three parts. In the first part, the aim was to explain the importance of simulations in thermodynamics and give a brief introduction to Monte Carlo simulations. We also described the ensembles in a grand canonical Monte Carlo simulation and presented the basic idea of Metropolis Algorithm. In addition, we described the equations of Tersoff-Brenner potential that were used in this study, the interatomic potential of the investigated systems. In the second part, we described the basic input files of the LAMMPS code, we described the operation of the C codes and set the basic parameters that were used during this work. In the third and final part, the aim was to examine a InxGa1-xN system with 32 atoms in different temperatures between 100 and 1000 K for 30000 iterations and find the energetically preferable state of this system. We also visualized the structure of the systems by the use of ATOMS.