Chen, Yudong und Yang, Qun und Wang, Jiangjing und Dimitriadis, Theodoros und Schumacher, Mathias und Zhang, Huiru und Müller, Maximilian J. und Amini, Narges und Yang, Fan und Schoekel, Alexander und Pries, Julian und Mazzarello, Riccardo und Wuttig, Matthias und Yu, Haibin und Wei, shuai (2022) Highly tunable β-relaxation enables the tailoring of crystallization in phase-change materials. Nature Communications, 13, Seite 7352. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41467-022-35005-x. ISSN 2041-1723.
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Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41467-022-35005-x
Kurzfassung
In glasses, secondary (β-) relaxations are the predominant source of atomic dynamics. Recently, they have been discovered in covalently bonded glasses, i.e., amorphous phase-change materials (PCMs). However, it is unclear what the mechanism of β-relaxations is in covalent systems and how they are related to crystallization behaviors of PCMs that are crucial properties for non-volatile memories and neuromorphic applications. Here we show direct evidence that crystallization is strongly linked to β-relaxations. We find that the β-relaxation in Ge15Sb85 possesses a high tunability, which enables a manipulation of crystallization kinetics by an order of magnitude. In-situ synchrotron X-ray scattering, dielectric functions, and ab-initio calculations indicate that the weakened β-relaxation intensity stems from a local reinforcement of Peierls-like distortions, which increases the rigidity of the bonding network and decreases the dynamic heterogeneity. Our findings offer a conceptually new approach to tuning the crystallization of PCMs based on manipulating the β-relaxations.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/194077/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Highly tunable β-relaxation enables the tailoring of crystallization in phase-change materials | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 29 November 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Nature Communications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1038/s41467-022-35005-x | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seite 7352 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Nature Publishing Group | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2041-1723 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | β-relaxation, phase-change materials | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Materialdesign und neue Materialien | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Materialphysik im Weltraum | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Yang, Fan | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 28 Feb 2023 06:54 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 28 Feb 2023 06:54 |
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