Förderprojekte

Förderbeginn 01.07.2016

Energieformulierungen für Versetzungen in Metallen und Halbleitermaterialien

Dr. Stefan Sandfeld
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Department of Materials Science

Dr. Giacomo Po
University of California, Los Angeles (UCLA)
Department of Mechanical and Aerospace Engineering

Viele mechanische Eigenschaften von Kristallen, wie z.B. Metallen oder Halbleitern, werden bestimmt durch die Bewegung und Interaktion von Versetzungen – linienförmige Defekte im ansonsten perfekten Kristallgitter. Das kollektive Verhalten zu verstehen und vorherzusagen ist deshalb von fundamentaler Bedeutung, sowohl für die Grundlagenforschung, als auch für technologisch relevante Gebiete. Bis heute fehlt eine in sich geschlossene Feldbeschreibung solcher Systeme auf der Makroskala. Das Ziel dieses Projekts ist es, rechnergestützte Tools zu entwickeln, mit denen energetische Formulierungen von Versetzungsmikrostrukturen aus DDD Simulationen extrahiert werden können. Diese werden dann in Zukunft in mesoskopischen Kontinuumsversetzungsmodellen einen grundlegenden Baustein bilden.

Abschlussbericht
Das Ziel des gemeinsamen Projektes zischen Dr. Stefan Sandfeld (FAU) und Dr. Giacomo Po (UCLA) war, Rechnergestützte Werzeuge für das Extrahieren von Energiedaten aus diskreten Versetzungsdynamiksimulationen (DDD) zu erstellen. Während dieser Kooperation haben wir insbesondere eine Mehrskalenmethodik für das Umwandeln von diskreten Versetzungs Daten in kontinuierliche Energiedichtefelder entwickelt. Während der ersten Testläufe stellte es sich heraus, dass der Rechenaufwand signifikant höher war, als erwartet. Dies ist der hohen, fast atomaren Auflösung der Abtastung des Raumes um die Versetzung geschuldet. Deswegen war ein Schritt in die Richtung des Projektziels die Entwicklung eines parallelisierten C++ Programmes, das solch eine Berechnung durchführen kann. Dies wurde während des Aufenthalts der deutschen Partner an der UCLA gemeinsam durchgeführt. Während das Gesamtziel des Projektes insgesamt etwas zu ambitioniert war, haben wir aber dennoch jetzt ein besseres Verständnis für die erforderlichen nächsten Schritte, was als guter Erfolg gewertet werden kann. Zum Schluss hat auch die BaCaTeC Projektfinanzierung mit geholfen, dass die Zusammenarbeit mit Dr. Po weiter vertieft wurde und immer noch andauert.