Accurate force field of two-dimensional ferroelectrics from deep learning

力场(虚构) 极化(电化学) 分子动力学 铁电性 凝聚态物理 纳米电子学 统计物理学 物理 单层 密度泛函理论 材料科学 纳米技术 化学 光电子学 量子力学 物理化学 电介质
作者
Jing Wu,Liyi Bai,Jiawei Huang,Liyang Ma,Jian Liu,Shi Liu
出处
期刊:Physical review 卷期号:104 (17) 被引量:24
标识
DOI:10.1103/physrevb.104.174107
摘要

The discovery of two-dimensional (2D) ferroelectrics with switchable out-of-plane polarization such as monolayer $\alpha$-In$_2$Se$_3$ offers a new avenue for ultrathin high-density ferroelectric-based nanoelectronics such as ferroelectric field effect transistors and memristors. The functionality of ferroelectrics depends critically on the dynamics of polarization switching in response to an external electric/stress field. Unlike the switching dynamics in bulk ferroelectrics that have been extensively studied, the mechanisms and dynamics of polarization switching in 2D remain largely unexplored. Molecular dynamics (MD) using classical force fields is a reliable and efficient method for large-scale simulations of dynamical processes with atomic resolution. Here we developed a deep neural network-based force field of monolayer In$_2$Se$_3$ using a concurrent learning procedure that efficiently updates the first-principles-based training database. The model potential has accuracy comparable with density functional theory (DFT), capable of predicting a range of thermodynamic properties of In$_2$Se$_3$ polymorphs and lattice dynamics of ferroelectric In$_2$Se$_3$. Pertinent to the switching dynamics, the model potential also reproduces the DFT kinetic pathways of polarization reversal and 180$^\circ$ domain wall motions. Moreover, isobaric-isothermal ensemble MD simulations predict a temperature-driven $\alpha \rightarrow \beta$ phase transition at the single-layer limit, as revealed by both local atomic displacement and Steinhardt's bond orientational order parameter $Q_4$. Our work paves the way for further research on the dynamics of ferroelectric $\alpha$-In$_2$Se$_3$ and related systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
刚刚
蔡雨岑发布了新的文献求助10
刚刚
GHL完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
453完成签到,获得积分20
4秒前
可耐的乐荷完成签到,获得积分10
4秒前
yayaya完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
FJH发布了新的文献求助10
7秒前
小蘑菇应助zc采纳,获得10
8秒前
11发布了新的文献求助10
8秒前
可可应助KeCoKeLe采纳,获得20
8秒前
ding应助兴奋大马喽采纳,获得10
8秒前
冬藏发布了新的文献求助10
9秒前
张定豪发布了新的文献求助10
12秒前
桐桐应助FJH采纳,获得10
12秒前
12秒前
FGG完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
13秒前
情怀应助ww采纳,获得10
14秒前
yu完成签到,获得积分10
14秒前
LI完成签到,获得积分10
15秒前
东东发布了新的文献求助10
15秒前
衷初发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
小路完成签到,获得积分10
18秒前
狂奔的翔完成签到 ,获得积分20
18秒前
19秒前
DAWN发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
SMHILU发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
yeye完成签到,获得积分10
19秒前
研友_ana完成签到,获得积分10
20秒前
今后应助Fairy采纳,获得10
20秒前
waigagaga完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
Evolution 2024
Experimental investigation of the mechanics of explosive welding by means of a liquid analogue 1060
Die Elektra-Partitur von Richard Strauss : ein Lehrbuch für die Technik der dramatischen Komposition 1000
CLSI EP47 Evaluation of Reagent Carryover Effects on Test Results, 1st Edition 600
大平正芳: 「戦後保守」とは何か 550
Sustainability in ’Tides Chemistry 500
Cathodoluminescence and its Application to Geoscience 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3008181
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2667407
关于积分的说明 7235882
捐赠科研通 2304605
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1222042
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 595394
版权声明 593410