Materialkarte der Phasenwechselmaterialien - Lokalisierung von Delokalisierung

  Karte der Phasenwechselmaterialien. Urheberrecht: I. Physikalisches Institut Karte verschiedener Materialien. Markiert in grün sind Phasenwechselmaterialien. Publiziert in Nature Materials.

Phasenwechselmaterialien zeichnen sich durch einen starken Kontrast der physikalischen Eigenschaften zwischen einer amorphen und kristallinen Phase aus. Da die physikalischen Hintergründe von Phasenwechselmaterialien bisher noch nicht vollständig verstanden sind, basiert die Suche nach neuen Materialien dieser Klasse größtenteils auf aufwendigen Testreihen. Wir haben es uns zum Ziel gesetzt eine systematische und umfassende Klassifizierung dieser Materialklasse zu realisieren. Dafür sind wir auf der Suche nach passenden Parametern, die entscheidend für das Auftreten der typischen Merkmale von Phasenwechselmaterialien sind.

  Resonanzbindung im Vergleich zur kovalenten Bindung Urheberrecht: I. Physikalisches Institut Resonanzbindung in GeTe. Eine Resonanzbindung mit delokalisierten Elektronen (Mitte) ist energetisch günstiger als kovalente Bindungen (links, rechts).

Ein bekanntes Phänomen das mit dem Phasenübergang dieser Systeme zusammenhängt ist das Auftreten der sogenannten Resonanzbindung. Dieser Bindungstyp zeichnet sich durch delokalisierte Elektronen der Bindungsorbitale aus, wie sie zum Beispiel in Benzol auftreten und ist stark abhängig von der Unordnung des Systems. Die Ursachen für Unordnung zu verstehen ist daher sowohl für ein besseres Verständnis der Phasenwechselmaterialien als auch für eine klare Identifikation und Abgrenzung dieser Materialklasse unerlässlich.

Mit Hilfe von zahlreichen Messmethoden versuchen wir den Eigenschaften dieser Materialien auf die Spur zu kommen. Transportmessungen geben uns dabei Aufschluss über die Bandstruktur und Energieniveaus der Ladungsträger. Mit verschiedenen Röntgen- und Lichtmethoden hingegen werden die Struktur und das Bindungsverhalten untersucht. Durch Kombination unterschiedlicher Methoden ergeben sich für uns vielversprechende und spannende Möglichkeiten bei der Erforschung von Phasenwechselmaterialien.