Simulazioni di dinamica molecolare ab initio

Marco Bernasconi

• Calcogenuri amorfi per nuove memorie non-volatili

Tesi teorico-computazionale

Calcoli di struttura elettronica ab initio

• Soluzione del problema elettronico nell’approssimazione di Born-Oppenheimer

• Teoria del funzionale densità.

Problema a molti corpi per elettroni interagenti si riconduce alla soluzione di un’equazione di

Schroedinger autoconsistente per particella singola (“simil-Hartree”)

- geometria di equilibrio - proprietà dinamiche: fononi, diffusione, trasformazioni strutturali e reattività chimica - eccitazioni elettroniche

Materiali a cambiamento di fase per memorie non volatili

Collaborazione con STMicrolectronics

Leghe di calcolgenuri Ge2Sb2Te5 (GST)

Transizione rapida e reversibile tra la fase cristallina ed amorfe (50 ns).

• Cristallo - metallico “0”

• Amorfo - isolante “1”

GST: amorphous model

270 atoms sample,

(222219) Å3 supercell

1. Liquid equilibrated at

990 K (32 ps)

2. Liquid quenched

to 300 K for 18 ps

Ge Sb Te

Amorphous GST model

Electronic DOS of off-stoichiometric a-GST

Tetrahedral Ge: vibrational fingerprint

Amorphous GeTe: Raman spectrum

experimental data from:Andrikopoulos et al. (2007)J. Phys. Chem. Sol. 68, 1074

Crystallization of GeTeCollective variables in metadynamics: Ge-Ge and Ge-Te coordination numbers (0 and 6 in cubic, 0.3 and 4 in amorphous)

Preliminary results 64 atoms at the exp. crystallization temperature

Crystallization of GeTe

Progetti di tesi

• Nuove composizioni delle leghe GeSbTe

• Interfacce GST/heater