Суперкомпьютерные дни в России 2015 // Russian Supercomputing Days 2015 // RussianSCDays.org Моделирование динамики образования кластеров радиаци- онных дефектов с использованием высокопроизводительных вычислений А.С. Пузанов1, С.В. Оболенский1, В.А. Козлов1,2, Е.В. Волкова1, А.А. Потехин1, И.Ю. Забавичев1 ННГУ им. Н.И. Лобачевского 1, Институт физики микроструктур РАН 2 Уменьшение геометрических размеров современных полупроводниковых приборов до ве- личин, сравнимых с размерами КРД, которые составляют порядка 10…100 нм, требует разра- ботки новых подходов к расчетной оценке их радиационной стойкости. Пролет частиц высоких энергий через нанометровые слои гетероструктур вызывает появление в них каскадов точечных дефектов за доли пикосекунд. В результате диффузии и частичной рекомбинации дефектов в течение десятков пикосекунд происходит формирование стабильных КРД, необратимо изме- няющих транспортные свойства гетероструктур [1]. Вероятностный характер образования КРД в рабочей области диода, а также малые времена его стабилизации обусловливают проблему получения экспериментальной информации о временной динамике данного процесса. В работе проведен анализ физических процессов при возникновении и последующей ста- билизации КРД, которые инициированы столкновением быстрого нейтрона с атомом кристал- лической решетки, находящимся в области пространственного заряда нанометрового диода. Метод Монте-Карло применялся для моделирования возникновения и эволюции радиационных дефектов, а также переноса носителей заряда через диод. В силу большого количества движу- щихся одновременно атомов (до 104 частиц), носителей заряда (до 106 частиц) и необходимости расчета самосогласованного электрического поля в рабочей области диода данная задача доста- точно ресурсоемка и требует применения высокопроизводительных вычислений. Для расчета импульса тока, возникающего в процессе формирования КРД, использован су- перкомпьютер «Лобачевский». Алгоритм Монте-Карло построен на базе curand.h, решение уравнения Пуассона для расчета самосогласованного электрического поля на каждом шаге мо- делирования получали на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье на базе cufft.h, оба файла входят в состав стандартной библиотеки CUDA параллельных вычислений на видеокар- тах. Взаимодействие между вычислительными узлами осуществлялось при помощи протокола MPI. Использование стандартных библиотек, содержащих эффективные параллельные алго- ритмы, определяет применение данного подхода в области высокопроизводительных вычисле- ний на суперкомпьютерах в качестве базового. Анализ откликов диодов с разной толщиной рабочей области и сопоставление их с резуль- татами расчетов, позволит получить информацию о динамике формирования КРД. Идея состо- ит в том, чтобы сопоставить каждому временному интервалу от начала процесса до его завер- шения конкретный диод с соответствующей толщиной и тем самым преобразовать развертку по толщине во временную развертку. Отметим, что до настоящего времени задача прямого экс- периментального исследования динамики образования КРД на пикосекундных временных ин- тервалах не ставилась ввиду отсутствия соответствующей техники ТГц диапазона частот. Литература 1. Вавилов В.С. Действие излучений на полупроводники. М.: Физматгиз, 1963. 264 с. 585 Суперкомпьютерные дни в России 2015 // Russian Supercomputing Days 2015 // RussianSCDays.org Modeling the dynamics of the formation of clusters of radiation defects with the use of high-performance computing Alexsander Puzanov, Sergey Obolensky, Vladimir Kozlov, Ekaterina Volkova, Alexsander Potehin and Ilya Zabavichev Keywords: radiation defects, high-frequency response, high-performance computing It is proposed to use a high-frequency response of semiconductor nano-meter diodes caused ionized electrons curent in the time of formation of clusters of radiation defects (CRD) for the experimental study femtosecond and picosecond processes of formation of CRD. The results of the theoretical calculations obtained by high-performance computing and test experiments confirmed the feasibility of such an experiment.