Untersuchung des Schaltverhaltens von Phasenwechselmaterialien nach der Anregung mit ultrakurzen Laserimpulsen.

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Sokolowski-Tinten
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224652279

Zeitaufgelöste diffuse Röntgenstreuung wird verwendet, um die Strukturdynamik in Chalkogenid-basierten Phasenwechselmaterialien nach der Anregung mit ultrakurzen Laserimpulsen zu untersuchen. Insbesondere wollen wir die thermischen wie auch mögliche nicht-thermische Übergangswege zwischen den amorphen und kristallinen Phasen identifizieren, untersuchen, wie die Dynamik der Strukturänderungen von Laserparametern wie Anregungs-stärke und Pulsdauer abhängt, und klären, welche Prozesse und Mechanismen letztendlich die Schaltgeschwindigkeit bestimmen bzw. limitieren. Dünne Schichten des prototypischen Phasenwechselmaterials Ge2Sb2Te5 (GST225) wie auch anderer Chalkogenid-Verbindungen werden mit kurzen (fs bis ps) Laserimpulsen (pump) bestrahlt. Anschließend messen wir die diffuse Streuung eines zeitverzögerten keV-Röntgenimpulses (probe; LCLS Röntgen Freie-Elektronen-Laser) in Transmissionsgeometrie. Dies erlaubt die direkt Beobachtung der strukturellen Änderungen während der Übergänge vom kristallinen in den amorphen Zustand und umgekehrt. Unter Ausnutzung des hohen Flusses und der kurzen Pulsdauer von LCLS werden die geplanten Messungen die Veränderungen des Strukturfaktors S(q) liefern, und damit erstmals transiente Strukturinformationen unter realen Schaltbedingungen. Solche Experimente waren bisher nicht möglich und können auch an keiner anderen Röntgenquelle als der LCLS durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen