Методами компьютерного моделирования выполнено теоретическое исследование термодинамической устойчивости компактных в трех измерениях систем гетероструктурных пленочных наночипов GaAs/ GaAs_xN_y/GaN. В работе представлена трехступенчатая схема компьютерного моделирования, включающая три последовательных этапа: создание тополого-геометрической модели наночипов, их структурной релаксации и вычисления свободной энергии Гельмгольца релаксированных наночипов. Термодинамическая устойчивость гексагональной или кубической кристаллических структур нанослоя GaN в наночипе GaAs/GaAs_xN_y/ GaN определялась критерием минимума свободной энергии Гельмгольца релаксированных наночипов. Исследование проводилось в температурном интервале от 500 до 900 °С для пленочных наночипов GaAs/ GaAs_xN_y/GaN, сформированных на кристаллической поверхности арсенида галлия ориентации (111) и (100). Показано, что стабильное термодинамическое состояние слоя GaN наблюдается при нулевой концентрации атомов азота в поверхностном слое GaAs. Это соответствует отсутствию переходного слоя в гетероструктуре наночипа. На подложке GaAs (100) термодинамически предпочтительным является формирование слоя GaN в гексагональной структуре, на подложке GaAs (111) — слоя GaN в кубической структуре. Определены концентрационные интервалы атомов азота в промежуточном слое GaAs_xN_y, которые обеспечивают метастабильное состояние кубической или гексагональной структуры нанослоя нитрида галлия на подложках GaAs (100) и GaAs (111).