ИСТИНА

При проектировании и создании микросхем нового поколения необходимо учитывать влияние упругих деформаций на функционирование системы в целом, а также отдельных её частей. Природа возникновения деформаций может быть различна: это и прямое механическое воздействие на систему; и деформирование подложек и элементов наносхем за счет паразитного воздействия рабочих токов; и деформации системы, возникающие в результате эффекта электрострикции при импульсных воздействиях электромагнитного поля. В разных частях системы постепенно будут накапливаться нескомпенсированные механические напряжения, которые могут привести как к полному разрушению наноразмерных схем и устройств, так и к возникновению в них малых упругих механических деформаций, которые, не разрушая систему в целом, приводят к изменению электронных свойств построенных на поверхностях подложек наноструктур (нанопроводов, квантовых точек). Даже незначительные деформации подложки могут привести к изменениям её проводящих свойств, что может критически изменить проводящие свойства наносхемы в целом. Кроме того, проводимость структур существенным образом зависит от механических деформаций подложки, на которой эти структуры сформированы [M.Liu, et al., Phys. Rev. B 86(12), 125427 (2012)]. Поэтому исследование влияния механических упругих деформаций на стабильность и свойства низкоразмерных систем является значимой проблемой современной наноэлектроники. Все перечисленные эффекты становятся особо значимыми при уменьшении исследуемых объектов, когда размеры отдельных элементов составляют десятки нанометров. При этом возникают новые размерные эффекты, которые необходимо принимать во внимание в процессе проектирования и создания устройств. В частности, электрическая проводимость наноструктур может определяться не только свойствами материалов, но и размерами системы. В настоящее время теоретическое описание размерных эффектов по изменению проводимости, обнаруженных экспериментально, строится на модельных представлениях, применение которых очень ограничено, а использование многочисленных приближений в значительной степени снижает точность решаемых задач [J. Gong, et al., Sci Rep. 5, 9279 (2015)]. В настоящем проекте предлагается изучить влияние механических деформаций подложек на электропроводность наноструктур с использованием квантово-механических подходов на основе первопринципных вычислений. Изучение трансформации электронной структуры металлических нанопроводов и нанокластеров на поверхностях металлических и диэлектрических подложек под действием упругих деформаций будет проведено с помощью метода теории функционала электронной плотности и метода псевдопотенциалов, реализованного в программных комплексах VASP и SIESTA. Так как в первопринципных исследованиях не используются подгоночные параметры, результаты исследований обладают высокой расчетной точностью. В рамках настоящего проекта будут получены зависимости электропроводности наноразмерных объектов от деформации их структуры, кроме того будет учтена зависимость квантовых свойств системы от материала образца. Будут выявлены критические напряжения и деформации, при которых наблюдается потеря функциональности устройств. Будет разработана теоретическая модель по описанию проводящих и оптических свойств наноразмерных систем, на основе которой будут сформулированы рекомендации проектировщикам устройств по выбору размеров и материалов наноструктур с учетом токовых и мощностных нагрузок.