Аб initio молекулярно-динамическое моделирование перехода жидкий металл — аморфный полупроводник в германии

Представлены ab initio квантово-механические молекулярно-динамические моделирования перехода жидкий металл — аморфный полупроводник в Ge. Наши моделирования основаны на (a) теории функционала плотности при конечной температуре для одноэлектронных состояний, (b) точной минимизации энергии и, следовательно, вычислении точных сил Гельмана–Фейнмана после каждого шага молекулярной динамики с использованием предварительно обусловленных методов сопряжённых градиентов, (c) точных нелокальных псевдопотенциалах и (d) динамике Нозе (Nosé) для генерации канонического ансамбля. Этот метод обеспечивает строгий контроль адiabатичности электронно-ионного ансамбля и позволяет выполнять моделирования длительностью более 30 пс. Сформированный на компьютере ансамбль хорошо описывает структурные, динамические и электронные свойства жидкого и аморфного Ge в очень хорошем соответствии с экспериментом. Моделирование позволяет детально изучить изменения во взаимосвязи структура–свойства при переходе металл–полупроводник. Приводится подробный анализ локальных структурных свойств и их изменений, индуцированных отжигом. Исследованы геометрические, связи и спектральные свойства дефектов в неупорядоченной тетраэдрической сети и сопоставлены с экспериментальными данными.