Dissertationspreis des Fachbereichs Physik  2025

Phasenwechselmaterialien können blitzschnell zwischen zwei Zuständen wechseln, einem geordneten und einem ungeordneten. Diese Eigenschaft macht sie ideal für moderne Datenspeicher und neuartige Computertechnologien, zum Beispiel das sogenannte neuromorphem, das vom Gehirn inspirierten Rechnen. Martin Salinga hat mit Computersimulationen untersucht, wie Elektronen durch diese Materialien fließen, insbesondere im ungeordneten Zustand. Im Fokus stand reines Antimon, ein Material, das erst vor einigen Jahren als vielversprechend für miniaturisierte Speicherelemente erkannt wurde. Die Arbeit zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen atomarer Struktur und elektrischem Widerstand: Lokale Verzerrungen der Atomabstände beeinflussen, wie gut Strom fließen kann. Dies erklärt zumindest zum Teil, warum der Widerstand dieser Materialien mit der Zeit ansteigt, ein wichtiges ungelöstes Problem für Speicheranwendungen. Überraschenderweise sind die elektrischen Eigenschaften komplexer als bisher gedacht: Selbst ohne spezielle Elektronenfallen im Material lassen sich die gemessenen Strom-Spannungs-Eigenschaften erklären. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Materialauswahl in zukünftigen Technologien. Der Autor liefert damit ein grundlegendes Verständnis dafür, wie die Anordnung von Atomen die elektronischen Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien bestimmt – vom geschmolzenen bis zum glasartigen Zustand.