Desvendando a cinética de cristalização do composto de mudança de fase Ge2Sb2Te5 com um potencial interatômico aprendido por máquina

Resumo O composto de mudança de fase Ge 2 Sb 2 Te 5 (GST225) é utilizado em memórias eletrônicas avançadas não voláteis e em dispositivos neuromórficos, que dependem de uma transição rápida e reversível entre as fases cristalinas e amorfas induzida pelo aquecimento Joule. A cinética de cristalização do GST225 é uma característica funcional chave para o funcionamento desses dispositivos. Relatamos aqui o desenvolvimento de um potencial interatômico aprendido por máquina para o GST225 que nos permitiu realizar simulações de dinâmica molecular em grande escala (mais de 10.000 átomos por mais de 100 ns) para descobrir os detalhes da cinética de cristalização em uma ampla gama de temperaturas de interesse para a programação dos dispositivos. O potencial é obtido por meio do ajuste com um esquema de rede neural profunda (NN) a uma grande base de dados quântica gerada dentro da teoria do funcional de densidade. A disponibilidade de um potencial de NN altamente eficiente e ainda assim altamente preciso abre a possibilidade de simular materiais de mudança de fase nas escalas de comprimento e tempo dos dispositivos reais.