삼각격자를 이용한 3차원 몬테칼로 입자성장 시뮬레이션

초록

몬테칼로 기법을 이용한 3차원 입자성장 시뮬레이션 코드를 개발하였으며 격자의 크기, 구고, 초기 입자 수 및 입계에너지 계산에 고려되는 인접격자점의 개수가 입자성장 거동에 미치는 영향을 알아보았다. 초기 컴퓨터 조직은 보르노이 기법을 이용하여 AB 적층과 ABC적층 구조에 삼각 격자로 생성시켰다. AB 적층구조와 ABC 적층구조 모두 제1 최인접 격자점\만을 고려하여 입계에너지 변화를 계산했을때에는 입자성장이 이루어지지 않았으나, 제 2 최인접 격자점까지 고려하여 곡률 효과를 증가시켰을 경우에는 정상입자성장 모사가 가능하였다. 한편, AB적층구조의 경우 조밀하지 못한 격자배열로 인하여 비정상적인 형태를 갖는 입자가 발생하였다. 등축정 형태의 입자성장이 가능한 ABC 적층구조에서는 격자의 크기의 증가에 다라 정상 입자성장을 모사하기 위한 최소의 초기입자 수가 증가하였다. 또한 초기 입자 수를 증가시킴에 따라 입자성장속도를 구하는데 있어서 통계적인 오차 범위가 감소하였다. 따라서 삼각격자를 이용한 3차원 입자성장 시큘레이션에서 정상입자성장을 모사하기 위해서는 ABC 적층구조를 이용하여 제2최인접 격자점까지 에너지 변화 계산에 고려해야 하며, 조기 입사 수에 대한 총 격자점 수의 비율이 약 150 이하가 되어야 한다.