Nem kristályos félvezetők szerkezetének és elektronszerkezetének számítógépes szimulációja. = Computer simulation of structure and electronic structure of noncrystalline semiconductors.

A pályázat keretében kondenzált fázisú, nem kristályos szerkezetű rendszerek atomi szintű számítógépes szimulációjával foglalkoztunk. Három elem alkotta ezeket a rendszereket: szén, szilícium és szelén. A rendezetlen szerkezetű kondenzált fázisok mikroszkopikus leírására alkalmazott számítógépes szimulációkat alapvetően két nagy csoportba oszthatjuk: az első csoportba tartoznak a sztohasztikus alapon működő Monte Carlo típusú szimulációk, míg a másodikba determinisztikus molekuladinamikai módszerek. Mi mindkét módszert alkalmaztuk kutatásaink során. A számítógépes kódokat magunk fejlesztettük ki. Vizsgáltuk az amorf szilícium atomi szintű szerkezetét, ehhez kapcsolódóan az elektronszerkezetét. Egy új hibahelyet fedeztünk fel az amorf szilíciumban. Továbbá a nanocsövek szerkezetének újfajta leírását adtuk meg és ennek függvényében vizsgáltuk az elektronszerkezetét. Végezetül a kalkogén üvegek modellanyagában, az amorf szelénben lejátszodó fotoindukált térfogatváltozás időbeli lefolyásának mikroszkopikus és makroszkopikus leírását adtuk meg. A kifejlesztett modellünk alkalmas más kalkogén üvegben történő fotoindukált térfogatváltozás értelmezésére is. | Condensed phased non-crystalline systems were investigated using atomic scale computer simulations. Structures containing silicon, carbon and selenium atoms were the target of our simulations. There are two possibilities to describe the microscopic properties of such systems: stochastic type Monte Carlo simulations and the deterministic type molecular dynamics simulations. We applied both in this project period. We developed our own computer codes for this purpose. Structure and electronic structure of amorphous silicon were investigated first. We discovered a new type of defect in amorphous silicon. Secondly, we presented a new description of the geometrical structure of nanotubes and in function of this result we investigated the electronic structure of these systems. Finally, we developed a new microscopic model to describe the photoinduced volume changed in chalcogenide glasses which are able to derive the macroscopic time development, too. Our model is convenient to follow the photoinduced volume change in any other chalcogenide glasses

Atomi topológiai elrendeződés: a potenciális energia és az elektronszerkezet kapcsolata = Atomic topological arrangement: relation between the potential energy and the electronic structure

A szénatomok szomszédsági viszonyait felhasználva topológiai koordinátákat adtunk meg hengeres spirális és toroidalis nanocsövekre. Magyarázatot adtunk a különféle alakú nanocső szerkezetek geometriai okaira. A csúcspontok bármely számozásától független olyan gráfelméleti eljárást javasoltunk királis poliéderek, poliéder alakú molekulák vagy gráfok kiralitásának leírására amely megkülönbözteti a két enantiomert. Megoldottuk nanocső elágazások szerkesztésének a problémáját. A Cox-Thompson inverz szórás problémát megoldottuk fázis tolások véges halmazának alkalmazásával. Egyszerű eljárást javasoltunk szoliton gerjesztések vizsgálatára két komponensű Bose-Einstein kondenzátumokra. Az első Born közelítés alapján új közelítő módszert vezettünk be csatolt csatornás kvantumos szórás probléma invertálására lokális csatolási potenciál és rögzített energia esetén. Háromszög és négyszög alakú atomi konfigurációkat találtunk amorf szilícium gőz fázisú lerakódásának szoros kötésű modellezésekor. Kimerítő magyarázatot adtunk kalkogén üvegek fotoindukált térfogati változásaira. Leírtuk a három-, négy- és n-qubit összefonódottság geometriáját. Kapcsolatot találtunk a fonalas fekete lyukak és az összefonódottság geometriája között. A réz (001) felületre rakott kobalt monoréteg magnon spektrumának hosszú hullámhosszú viselkedését vizsgáltuk első elveken alapuló módszerrel. | Using the neighboring conditions of carbon atoms we gave topological coordinates for tubular, helical and toroidal nanotubes. We gave explications for various nanotube structures from geometric point of view. A graph-theoretical procedure is proposed for assigning a chirality descriptor to each enantiomer of a chiral polyhedron, polyhedral molecule or graph, independently of any vertex labeling scheme. We have solved the problem of nanotube junction construction. A solution was given for the Cox-Thompson inverse scattering problem using finite set of phase shifts. A simple method is presented to analyze the stability of static solitonic excitations of two-component Bose-Einstein condensates. An approximative method based on the first Born approximation is developed for the solution of the quantum inverse scattering problem at fixed energy for coupled reaction channels. Triangular and square atomic configurations were found in a tight-binding simulation of a-Si networks by vapor deposition processes. We gave a comprehensive explanation of photoinduced volume changes in chalcogenide glasses. We described the geometry of three-, four- and n-qubit entanglement. We have found a relation between stringy black holes and the geometry of entanglement. The long wavelength behavior of the magnon spectrum for Co monolayer on Cu(001) was investigated from first principle

Felületi atomi kölcsönhatások szerepe többfázisú vékonyréteg nanomorfológiák kialakításában = Role of surface atomic interactions in the preparation of thin film multicomponent nanomorphologies

A kutatás redményeként a korszerű technológiákban általánosan alkalmazott többfázisú vékonyrétegek szerkezet-kialakulásának több alapkérdését tisztáztuk laboratóriumi és szimulációs kísérletekkel. A vékonyrétegek szerkezet-kialakulására kidolgozott korábbi modellünket kiterjesztettük többfázisú rétegredszerekre. Ennek alapja a fölös adatomok kinetikai szegregációja az egyes fázisok növekedése során, az elsődleges és másodlagos fázisok képződése, valamint a fázisok versengő növekedése. Elsőként különítettük el közvetlenül az excessive atomok kinetikai szegregációjára és a spinodális szétválásra épülő fázisképződést és egyidejű létezését a Cu-Ag rendszeren. Meghatároztuk az Ag-Cu rendszerben képződő eutektikus fázis nano-szerkezetét, modellt javasoltunk képződésére. Megalkottuk az általunk korábban feltárt lemezes kristálynövekedés modelljét. Kimutattuk, hogy a Cr1-xAlxN rétegek növekedése során az fcc CrN fázisban oldható AlN mennyisége nagymértékben függ a nitrogén perciális nyomásától. Ezt a C#3 szerkezet kialakulásával értelmeztük. A monoréteges növekedés Kinetikus Monte Carlo módszerrel történő szimulációjához az adatomok ugrási gátjára bevezetett új formulánk a helyi kötési energiák mellett figyelembe veszi a lehetséges atomi ugrások új helyén érvényes kötési energiát is. Az eredmények részét képezték hat nemzetközi konferencián és iskolán tartott meghívott összefoglaló előadásnak és több EU projektben új technológiák kidolgozásánál alkalmaztuk azokat. | In the frame of the present project more fundamental phenomena of structure evolution of polyphase thin films applied in the various fields of advanced technologies have been discovered. Our model is considering the formation of excessive species of constituents not consumed by the atom-by-atom building structure of the phases developing locally. The two mechanisms of the phases formation, the nucleation by process induced segregation of excessive species and the spinodal decomposition in solid solution is discovered at first by codepositing Cu and Ag. The structure of the eutectic phase has been determined and a model has been proposed for the structure evolution. The process induced kinetic segregation and nucleation of their phases has been applied in the proposed model of the lamellar growth of the Al crystals Oxygen doped films. It has been shown that the solubility of AlN in the FCC CrN crystals depends sensitively on the nitrogen pressure during the deposition of Cr and Al. This has been interpreted by the formation C#3 phase. For improving the Kinetic Monte Carlo simulation of the monolayer growth of two component systems, a new formula has been proposed for the diffusion barrier of adatoms considering the binding energy at the new site. These results have been incorporated in 6 plenary and invited review presentations in international conferences and schools and have been used in more EU Integrated projects for developing/improving and diagnosis of technologies