Lukáš Hrdý

Všechny projekty

Kinetické Monte Carlo: růst safíru

Simulace růstu tenkých vrstev safíru (α-Al₂O₃) pulzní laserovou depozicí na úrovni jednotlivých atomů, včetně příměsí s laditelnými energiemi.

Kde
Studentský fakultní grant (SFG), Katedra fyziky povrchů a plazmatu MFF UK
Vedoucí
doc. RNDr. Pavel Kocán, Ph.D.
Kdy
02/2026 –

Napsal jsem kinetickou Monte Carlo simulaci růstu safíru (korundu) při pulzní laserové depozici (PLD) na zkosené hexagonální mřížce s implicitní kyslíkovou podmřížkou. Simulace běží jako automatizovaná pipeline: simulace → strukturní vyhodnocení (koordinace, obsazenost) → grafy pokrytí v čase a 3D export.

Do modelu jsem implementoval i jiné kationty (dopanty), jejichž vazebné energie a difuzní bariéry lze ladit, takže je možné studovat, jak ovlivňují morfologii vrstvy, například zda se dopanty shlukují.

Simulace je napsaná v Pythonu (hlavní smyčky kompilované přes Numba) a v řádu hodin zvládne mřížky kolem 500 × 500 a tisíce vrstev.

  • Al, barva podle výšky
  • dopant
Výsledek mé kinetické Monte Carlo simulace: horních 30 atomových hladin z výřezu 48 × 48 sloupců z běhu na mřížce 300 × 300 s 1000 vrstvami. Růst při 1200 K, 100 Hz, 0,2 vrstvy na pulz; dopanty tvoří 3 % deponovaného toku kationtů.

Hlavní výsledky

  • Funkční kMC model růstu safíru s dopanty a laditelnými energiemi
  • Velké běhy: ~500 × 500 mřížka, tisíce vrstev, jednotky hodin
  • Trend: silnější Ehrlichova–Schwoebelova bariéra dopantu → dopanty se shlukují