Ab-Initio Simulationen

Trotz der mittlerweile hohen Reife kommerzieller Phasenwechselzellen sind der elektronische Transportmechanismus in der amorphen Phase von Phasenwechselmaterialien und seine Eigenschaften immer noch nicht vollständig verstanden, insbesondere auf der Nanoskala. Darüber hinaus lässt das Aufkommen neuartiger monoatomarer Phasenwechselmaterialien Zweifel an der Gültigkeit gängiger Transportmodelle für die amorphe Phase von Phasenwechselmaterialien aufkommen.

Zu diesem Zweck ergänzen wir unsere experimentelle Arbeit mit ab-initio Simulationen auf Grundlage der Dichtefunktionaltheorie, die Zugang zu Größen bietet, die in Experimenten nicht oder nur schwer zugänglich sind. Die amorphe Phase wird durch rasches Abschrecken aus der flüssigen Phase mit Hilfe von ab-initio Molekulardynamiksimulationen erreicht. Auf diese Weise wird eine Kristallisation vermieden und das System in einem metastabilen amorphen Zustand gehalten. Wir untersuchen den elektrischen Transport in diesem Zustand auf atomarer Ebene unter Verwendung von non-equilibrium Green's functions in Kombination mit Dichtefunktionaltheorie.

Wir sind besonders an Skalierungs- und Grenzflächeneffekten interessiert, da die zukünftige Miniaturisierung von Phasenwechselzellen nicht nur neuromorphe Hardware ermöglichen könnte, die in der Lage ist, große Informationsmengen zu verarbeiten, sondern auch zu einer erhöhten Bauteilgeschwindigkeit, Lebensdauer und einem geringeren Stromverbrauch pro Operation führt.

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