Абдрахманов В.Л., Абдрахманов Д.Л., Завьялов Д.В., Конченков В.И. Моделирование методом Монте — Карло кинетических явлений в твердых телах с использованием технологии параллельных вычислений OpenACC

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 
Подробности
Просмотров: 871

https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2021.1.3

Владимир Леватович Абдрахманов
Ассистент кафедры электронно-вычислительных машин и систем,
Волгоградский государственный технический университет
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.  
просп. им. В.И. Ленина, 28, 400005 г. Волгоград, Российская Федерация

Дмитрий Леватович Абдрахманов
Ассистент кафедры электронно-вычислительных машин и систем,
Волгоградский государственный технический университет
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.  
просп. им. В.И. Ленина, 28, 400005 г. Волгоград, Российская Федерация

Дмитрий Викторович Завьялов
Доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой физики,
Волгоградский государственный технический университет
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.  
https://orcid.org/0000-0002-9497-9613 
просп. им. В.И. Ленина, 28, 400005 г. Волгоград, Российская Федерация

Владимир Игоревич Конченков
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики,
Волгоградский государственный технический университет
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.  
https://orcid.org/0000-0002-2525-0191 
просп. им. В.И. Ленина, 28, 400005 г. Волгоград, Российская Федерация

Аннотация. Представлена разработка программного пакета, использующего технологию параллельных вычислений OpenACC для моделирования методом Монте — Карло кинетических коэффициентов однородных полупроводниковых материалов. Пакет представляет собой набор взаимосвязанных классов, параметры материала и внешних полей переопределяются в дочерних классах, доступных пользователю, что дает возможность проводить моделирование широкого круга материалов. Пакет позволяет использовать модели упругого (акустические фононы, заряженные примеси) и неупругого (полярные и неполярные оптические фононы) рассеяния электронов в однозонном приближении. Применение технологии OpenACC дает возможность использования в качестве вычислительной платформы как систем с общей памятью, так и гибридных системы, оснащенные графическими процессорами. Реализована возможность сохранения данных о каждой частице на каждом шаге моделирования, что позволило, в частности, проследить зависимость средней частоты столкновений от энергии носителей заряда и напряженности постоянного электрического поля, приложенного к образцу, в бета-модификации оксида галлия, оценить применимость моделей проводимости, предложенных в работах других исследовательских групп. Показано, что наибольший вклад в проводимость бета-модификации оксида галлия при комнатных температурах вносит рассеяние электронов на полярных оптических фононах, и средняя частота столкновений, а также процентное соотношение столкновений электрона с различными типами неоднородностей кристаллической решетки слабо зависят от напряженности постоянного электрического поля. При температуре около 100 К с ростом приложенного к образцу постоянного электрического поля, во-первых, существенно растет доля рассеяний с испусканием полярных оптических фононов и уменьшается доля рассеяний на заряженных примесях, во-вторых, растет суммарная частота столкновений. Это связано, с одной стороны, с разогревом электронного газа электрическим полем и активацией каналов рассеяния с испусканием фонона при данной температуре, с другой стороны, недостаточно быстрым ростом концентрации носителей тока за счет ионизации примесей. Благодаря моделированию методом Монте — Карло удалось напрямую оценить справедливость использования поправки Фарва-
ка (Farvaque correction) для приближенного описания процессов неупругого рассеяния электронов на полярных оптических фононах путем введения некоторого эффективного времени релаксации.

Ключевые слова: OpenACC, метод Монте — Карло, полярные оптические фононы, оксид галлия, среднее время релаксации.

Лицензия Creative Commons
Произведение «Моделирование методом Монте — Карло кинетических явлений в твердых телах с использованием технологии параллельных вычислений OpenACC», созданное авторами по имени Абдрахманов В.Л., Абдрахманов Д.Л., Завьялов Д.В., Конченков В.И., публикуется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Цитата: Математическая физика и компьютерное моделирование. Том 24 № 1 2021, с. 25-49

Вложения:
Скачать этот файл (1_Abdrahmanov_i_dr.pdf) 1_Abdrahmanov_i_dr.pdf
URL: https://mp.jvolsu.com/index.php/ru/component/attachments/download/984		374 Скачивания