Молекулярная динамика плавления тонких кремниевых пленок с двумя потенциалами машинного обучения
Фомин Ю.Д.1, Циок Е.Н.1, Бобков С.А.2, Рыжов В.Н.1
1Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук, Москва, Россия
2Национальный исследовательский центр " Курчатовский институт", Федеральный центр коллективного пользования научным оборудованием " Комплекс моделирования и обработки данных исследовательских установок мега-класса", Москва, Россия
Email: fomin314@mail.ru
Поступила в редакцию: 16 июня 2026 г.
В окончательной редакции: 18 августа 2026 г.
Принята к печати: 19 августа 2026 г.
Выставление онлайн: 16 октября 2026 г.
Термическая стабильность силицена и тонких кремниевых пленок изучена методом молекулярной динамики с использованием двух потенциалов машинного обучения - SNAP и GAP. Для потенциала SNAP рассмотрены системы от одного слоя силицена до пленок толщиной в 36 слоев. Показано, что структура силицена разрушается при 500 K. Температура перехода в жидкое состояние возрастает с увеличением толщины пленки и достигает насыщения примерно при 28 слоях, что соответствует температуре плавления объемного материала для модели SNAP (1380 K). Тонкие пленки толщиной до 8 слоев при разрушении кристаллической решетки демонстрируют сосуществование двух фаз, в то время как более толстые пленки подвергаются поверхностному плавлению с последующим полным переходом в жидкое состояние. Потенциал GAP, хотя и более точный для объемного кремния, не способен правильно описать газовую фазу: силицен, моделируемый с помощью GAP, распадается на множество мелких кластеров. Полученные результаты сравниваются с более ранними данными для потенциала Стиллинджера-Вебера. Ключевые слова: силицен, пленки, плавление, молекулярное моделирование, потенциалы машинного обучения.
- K. Takeda, K. Shiraishi. Phys. Rev. B 50, 14916 (1994)
- P. Vogt, P. De Padova, C. Quaresima, J. Avila, E. Frantzeskakis, M.C. Asensio, A. Resta, B. Ealet, G. Le Lay. Phys. Rev. Lett. 108, 155501 (2012)
- A. Kara, H. Enriquez, A.P. Seitsonen, L.C. Lew Yan Voon, S. Vizzini, B. Aufray, H. Oughaddou. Surf. Sci. Rep. 67, 1 (2012)
- D. Jose, A. Datta. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7304 (2011)
- H. Oughaddou, H. Enriquez, M.R. Tchalala, H. Yildirim, A.J. Mayne, A. Bendounan, G. Dujardin, M.A. Ali, A. Kara. Surf. Sci. Rep. 90, 46 (2015)
- J. Zhao, H. Liu, Z. Yu, R. Quhe, S. Zhou, Y. Wang, C.C. Liu, H. Zhong, N. Han, J. Lu, Y. Yao, K. Wu. Prog. Mater. Sci. 83, 24 (2016)
- M.E. Davila, G. Le Lay. Mater. Today Adv. 16, 100312 (2022)
- G.G. Guzman-Verri, L.C. Lew Yan Voon. Phys. Rev. B 76, 075131 (2007)
- S. Cahangirov, M. Topsakal, E. Akturk, H. Sahin, S. Ciraci. Phys. Rev. Lett. 102, 236804 (2009)
- Yi. Ding, J. Ni. Appl. Phys. Lett. 95, 083115 (2009)
- H. Zhang, R. Wang. Phys. B: Condens. Matter 406, 4080 (2011)
- N.T.T. Tran, G. Gumbs, D.K. Nguyen, M.-F. Lin. ACS Omega 5, 23, 13760 (2020)
- V.V.O.N.Th. Hung, D.T.K. Huyen, L.Th. Trinh, L.V. Phuong Thuan. Mater. Today 49, 2414 (2022)
- J. Tersoff. Phys. Rev. B 39, 5566 (1989)
- V. Bocchetti, H.T. Diep, H. Enriquez, H. Oughaddou, A. Kara. J. Phys.: Conf. Ser. 491, 012008 (2014)
- P. Agrawal, L. Raff, R. Komanduri. Phys. Rev. B 72, 125206 (2005)
- Yu.D. Fomin, E.N. Tsiok, V.N. Ryzhov. Phys. Complex Syst. 5, 172 (2024)
- Yu.D. Fomin, E.N. Tsiok, V.N. Ryzhov. Phys. Part. Nucl. Lett. 22, 509 (2025)
- F.H. Stillinger, Th.A. Weber. Phys. Rev. B 31, 5262 (1985)
- W.M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics. CRC Press, Boca Raton, FL (2014). P. 4
- Yu. Zuo, Ch. Chen, X. Li, Zh. Deng, Y. Chen, J. Behler, G. Csanyi, A.V. Shapeev, A.P. Thompson, M.A. Wood, S.P. Ong. J. Phys. Chem. A. 124, 731 (2020)
- A.P. Bartk, J. Kermode, N. Bernstein, G. Csanyi. Phys. Rev. X 8, 041048 (2018)
- Yu.D. Fomin. Phys. Chem. Liq. 64, 2, 370 (2026)
- A.P. Thompson, L.P. Swiler, C.R. Trott, S.M. Foiles, G.J. Tucker. J. Comp. Phys. 285, 316 (2015)
- A.P. Bartok, R. Kondor, G. Csanyi. Phys. Rev. B 87, 184115 (2013)
- S.I. Lee, S.J. Lee. J. Korean Phys. Soci. 65, 7, 1040 (2014)
- S. Plimpton. J. Comp. Phys. 117, 1 (1995)
- M.C. Abramo, C. Caccamo, D. Costa, P.V. Giaquinta, G. Malescio, G. Munao, S. Prestipino. J. Chem. Phys. 142, 214502 (2015)
- L.C. Erhard, J. Rohrer, K. Albe, V.L. Deringer. Nat. Commun. 15, 1927 (2024).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.