Кластеры точечных и протяженных дефектов, возникающие в полупроводниках в результате радиационного воздействия, позволяют структурам приобретать различные свойства, которые могут быть использованы при изготовлении приборов нового поколения для наноэлекроники. Численное моделирование полупроводниковых материалов, применяемое для изучения таких процессов, — это ресурсоемкая и многограная задача. Для ее решения создан комплекс многомасштабного моделирования и задана многомасштабная композиция, содержащая экземпляры базовых моделей-композиций. Разработан алгоритм, позволяющий ускорять расчеты для систем больших размерностей и учета большого количества взаимодействующих атомов. В качестве модели рассмотрена структура кремния с комплексом точечных дефектов. Молекулярно-динамическое моделирование проведено с применением многопараметрического потенциала Терсоффа. Для расчетов представлен эффективный подход к осуществлению параллельных вычислений, и применены программные средства распараллеливания вычислений, размещенные на гибридном высокопроизводительном вычислительном комплексе ФИЦ «Информатика и управление» РАН. Для реализации распараллеленного алгоритма использован стандарт OpenMP. Такой подход позволил значительно снизить вычислительную сложность проводимых расчетов.

Показано, что разработанное высокопроизводительное программное обеспечение может значительно ускорить молекулярно-динамические расчеты, в частности, такие как расчет энергии связи дивакансий за счет алгоритма распараллеливания.

При исследовании транспорта электронов в низкоразмерных структурах часто применяются полупроводниковые гетероструктуры с двумерным электронным газом, в которых тем или иным способом сформированы изолирующие области, отделяющие проводящий канал от затворов. Особенностями таких структур является высокое качество исходных пластин и необходимость изменения топологии в процессе исследования, что делает применение фотолитографии неэффективным.

В настоящей работе рассматривается технология формирования изолирующих канавок при помощи атомно-силового микроскопа – метод импульсной силовой нанолитографии, позволяющий как работать с отдельными образцами, так и формировать на поверхности полупроводника узкие и глубокие канавки, обеспечивающие хорошие изоляционные характеристики. Измеренные транспортные  характеристики созданных таким методом наноструктур подтверждают наличие квантования проводимости канала и отсутствие заметного количества вносимых дефектов.