МНОГОМАСШТАБНОЕ КВАНТОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУКТУРНОГО ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА И ТЕПЛОВОГО ПРОБОЯ В НАНОТОЧКЕ АМОРФНОГО УГЛЕРОДА
(Стр. 17-25)

Подробнее об авторах
Попов Александр Михайлович профессор, доктор физ.-мат. наук, заведующий кафедрой, факультет Вычислительной Математики и Кибернетики Никишин Николай Глебович аспирант, факультет Вычислительной математики и кибернетики Шумкин Георгий Николаевич докторант, канд. физ.-мат. наук, факультет вычислительной математики и кибернетики
Чтобы читать текст статьи, пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите в систему
Аннотация:
В научно-исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе была проведена серия экспериментов, в которых была показана возможность создания памяти на фазовых переходах на основе аморфного углерода.В работе предложена многомасштабная модель памяти на фазовом переходе. Процесс моделируется самосогласованно на трех уровнях. На первом уровне проводятся вычисления квантовой молекулярной динамики из первых принципов с учетом пространственного распределения температуры. Временная эволюция электронной структуры моделируется на втором уровне с использованием редуцированной молекулярной динамики Эренфеста в окрестности фазового перехода второго рода. На третьем уровне вычисляется новое пространственное распределение температуры с помощью уравнения теплопроводности в сплошной среде. Вычисления проводились на суперкомпьютере IBM Blue Gene/P, установленном на факультете ВМК МГУ.В работе показано, что образование графитовой послойной структуры под действием температуры приводит к локализованной по пространству зависимости проводимости. А тепловая неустойчивость, поддерживающая структуру, вызывается пространственно локализованным джоулевым источником, пропорциональным температуре. Такое поведение может объяснить возникновение s-образной формы вольт-амперной характеристики, наблюдаемой в эксперименте.
Образец цитирования:
Попов А.М., Никишин Н.Г., Шумкин Г.Н., (2014), МНОГОМАСШТАБНОЕ КВАНТОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУКТУРНОГО ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА И ТЕПЛОВОГО ПРОБОЯ В НАНОТОЧКЕ АМОРФНОГО УГЛЕРОДА. Computational nanotechnology, 1: 17-25.
Список литературы:
Rieth M., Schommers W. Handbook of Theoretical and Computational Nanotechnology. Karlsruhe, Germany: For- schungszentrum Karlsruhe, 2006.
Попов А.М. Вычислительные нанотехнологии. М. : КНОРУС, 2014.-312c.
Liljeroth P., Molen S. Charge transport through molecular switches // Journal of Physics: Condensed Matter. 2010. 22, N 13, 133001-133030
Shumkin G.N., Popov A.M., Curioni A., Laino T. A multiscale modeling of naphthalocyanine-based molecular switch // Pro- cedia Computer Science, 2010, v. 1, no. 1, p. 185-192.
Wuttig M., Yamada N. Phase-change materials for rewritable data storage // Nat. Mater. 2007. 6. 824-832
Standley B., Bao W., Zhang H., et al. Graphene-based atom- ic-scale switches // Nano Lett. 2008. 8, N 10. 3345-3349
Meijer G. Who wins the nonvolatile memory race? // Science. 2008. 319. 1625-1626
Sebastian A., Pauza A., Rossel C., Shelby R.M., Rodriguez A.F., Pozidis H., Eleftheriou E. Resistance switching at the na- nometre scale in amorphous carbon // New Journal of Physycs. 2011. 13. 013020
Takai K., Oga M., Sato H., et. al. Structure and electronic properties of a nongraphitic disorded carbon system and its heat-treatment effects // Phys. Rev. B. 2003. 67. 214202- 214212
Jornada F. H., Gava V., Martinotto A. L., Cassol L. A., Perottoni C. A. Modeling of amorphous carbon structures with arbi- trary structural constraints // Journal of Physics: Condensed Matter. 2010. 22, N 39. 395402
He Y., Zhang J., Guan X., et. al. Molecular Dynamics Study of the Switching Mechanism of Carbon-Based Resistive Memory // IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES. 2010. 57, N 12. 3434-3441
Shumkin G.N., Zipoli F., Popov A.M., Curioni A. Multiscale quantum simulation of resistance switching in amorphous car- bon // Procedia Computer Science. 2012. 9. 641-650.
Шумкин Г.Н., Попов А.М. Моделирование из первых принципов фазового перехода в аморфном углероде // Математическое моделирование. 2012. Т.24, №10. 65-79.
Marx D., Hutter J. Ab initio molecular dynamics: Theory and implementation // Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry. 2000. 1. 329-477
Andreoni W., Curioni A. New Advances in Chemistry and Materials Science with CPMD and Parallel Computing // Parallel Computing. 2000. 26. 819-842
Kohn W., Density Functional and Density Matrix Method Sacaling Linearly with the Number of Atoms // Phys.Rev.Lett. 1996. 76. 3168-3171
Ключевые слова:
многомасштабные квантово-механические коды молекулярной динамики, фазовый пере- ход в аморфном углероде, память на фазовых переходах, нанотехнологии, суперкомпьютер IBM Blue Gene/P.