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Inherent Simple Cubic Lattice Being Responsible for Ultrafast Solid-Phase Change of Ge2Sb2Te5
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2017-05-23 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b00913 Wen-Xiong Song 1, 2 , Zhi-Pan Liu 1, 2 , Li-Min Liu 2
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2017-05-23 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b00913 Wen-Xiong Song 1, 2 , Zhi-Pan Liu 1, 2 , Li-Min Liu 2
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Crystallization of solid is generally slow in kinetics for atoms trapped in solids. Phase-change materials (PCMs) challenge current theory on its ultrafast reversible amorphous-to-crystal transition. Here by using the stochastic surface walking global optimization method, we establish the first global potential energy surface (PES) for Ge2Sb2Te5. By analyzing all structures on the global PES, we show that an inherent structural pattern of simple cubic lattice is present universally in low-energy structures, either globally in a newly found metastable simple cubic crystal phase or locally in the amorphous structures. Our solid-to-solid reaction pathway sampling reveals that this simple cubic lattice plays a critical role in the rapid amorphous-to-crystal transition, which occurs via dynamic vacancy creation/annihilation, Martensitic-type {100} shearing, and diffusionless local relaxation. This knowledge from global PES allows the prediction of PCMs by linking the phase-change kinetics with the geometry of metastable phases.
中文翻译:
固有的简单立方晶格负责Ge 2 Sb 2 Te 5的超快固相变化
对于被困在固体中的原子而言,固体的结晶通常动力学缓慢。相变材料(PCM)的超快可逆非晶态-晶体转变挑战了电流理论。在这里,通过使用随机表面行走全局优化方法,我们建立了Ge 2 Sb 2 Te 5的第一个全局势能面(PES)。。通过分析全球PES上的所有结构,我们表明,简单的立方晶格的固有结构模式普遍存在于低能结构中,或者全局存在于新发现的亚稳态简单立方晶相中,或者局部存在于非晶结构中。我们的固-固反应路径采样表明,该简单的立方晶格在快速的非晶-晶体过渡中起着关键作用,这是通过动态空位生成/ ni灭,马氏体型{100}剪切和无扩散局部弛豫而发生的。来自全局PES的知识允许通过将相变动力学与亚稳态相的几何形状联系起来来预测PCM。
更新日期:2017-05-26
中文翻译:
固有的简单立方晶格负责Ge 2 Sb 2 Te 5的超快固相变化
对于被困在固体中的原子而言,固体的结晶通常动力学缓慢。相变材料(PCM)的超快可逆非晶态-晶体转变挑战了电流理论。在这里,通过使用随机表面行走全局优化方法,我们建立了Ge 2 Sb 2 Te 5的第一个全局势能面(PES)。。通过分析全球PES上的所有结构,我们表明,简单的立方晶格的固有结构模式普遍存在于低能结构中,或者全局存在于新发现的亚稳态简单立方晶相中,或者局部存在于非晶结构中。我们的固-固反应路径采样表明,该简单的立方晶格在快速的非晶-晶体过渡中起着关键作用,这是通过动态空位生成/ ni灭,马氏体型{100}剪切和无扩散局部弛豫而发生的。来自全局PES的知识允许通过将相变动力学与亚稳态相的几何形状联系起来来预测PCM。