Modellierung von optischen und elektronischen Materialeigenschaften basierend auf strukturellen Schichtparametern

Im Rahmen des Teilvorhabens ist die Erstellung eines Multi-Skalenmodells geplant, welches eine direkte Korrelation von optischen und elektronischen Schichteigenschaften mit den zu Grunde liegenden Beschichtungsparametern erlaubt. Hierzu werden unterschiedlichste Simulationstechniken so kombiniert, dass die resultierenden Materialeigenschaften direkt auf den Schichtbildungsprozess zurückgeführt werden können und die Voraussetzungen geschaffen werden, den Beschichtungsprozess neu zu klassifizieren sowie zu optimieren. Die Modellierung des Schichtwachstums erfolgt dabei mittels klassischer Molekulardynamik (MD). Die resultierenden strukturellen Eigenschaften sind wiederum Ausgangspunkt für die Simulation der elektronischen und optischen Eigenschaften, die quantenmechanisch auf Grundlage der Dich-tefunktionaltheorie (DFT) berechnet werden. Zudem werden die elektronischen Eigenschaften des Materials in Ratengleichungsmodelle der nichtlinearen Wechselwirkung implementiert. Zielstellung ist eine detaillierte, materialspezifische Beschreibung der Ionisationsvorgänge beim Wechselwirkungsprozess von Ultrakurzpuls-Laserstrahlung mit dem Dielektrikum. Der Schwerpunkt der Arbeiten wird auf der Untersuchung von transparenten, amorphen Materialien liegen, die in der Fernordnung keine periodische Struktur aufweisen. Diese werden mit den Eigenschaften ihrer detailliert untersuchten einkristallinen Modifikation in Beziehung gesetzt und validiert.

Die in dem Teilprojekt entwickelte Simulationsstrategie liefert somit eine vollständige Beschreibung der optischen Eigenschaften für komplexe amorphe Materialien in Abhängigkeit von Schichtbildungsprozessen und auf Grundlage realer Beschichtungsparameter. Gleichzeitig bietet der gewählte Modellansatz die Möglichkeit zur Bestimmung von Materialeigenschaften, die experimentell oder über vergleichbare theoretische Ansätze nur schwer zugänglich sind.