Моделирование из первых принципов фазового перехода в аморфном углероде

В работе представлено математическое моделирование "из первых принципов" фазового перехода в аморфном углероде. Суперкомпьютерные вычисления проведены на основе квантовомеханической молекулярной динамики Кар-Парринелло (код “CPMD”). Показано, что графитоподобные высокопроводящие области начинают преобладать над алмазоподобными непроводящими областями при повышении температуры. Энергия системы имеет гистерезисный характер при повышении температуры структуры и при ее охлаждении. Атомная структура образца при заданной температуре может иметь различную форму в зависимости от сценария изменения температуры при создании данного состояния. Приводятся расчеты плотности электронных состояний и энергии Ферми при различных температурах, которые говорят о переключении сопротивления при определенной температуре. Проводится анализ температурных перколяционных порогов на основе анализа эволюции электронной плотности системы. Показано, что переключение структуры аморфного углерода, обладающего большим сопротивлением, к кристаллической структуре с малым сопротивлением может быть обусловлено термическими эффектами, возникающими в экспериментах по энергонезависимой памяти, основанной на фазовых переходах в аморфном углероде.