Stromgetriebenes Schalten in Strukturen atomarer Größe

Der Leitwert supraleitender atomarer Kontakte kann durch Strompulse gezielt zwischen zwei metastabilen Zuständen geschaltet werden, so dass der Kontakt als atomares Speicherelement wirkt. Die Leitwertänderung erfolgt hierbei durch die Umlagerung einzelner Atome an der engsten Einschnürung. Das Ziel dieses experimentellen und theoretischen Projektes besteht darin, Elektromigration auf der atomaren Skala zu verstehen und damit die Funktionsweise dieser atomaren Speicherelemente aufzuklären, sowie ihre Einsatzmöglichkeiten in elektronischen Schaltkreisen unter verschiedenen Bedingungen zu studieren. Zu diesem Zweck werden wir stromgetriebene atomare Schalter aus verschiedenen normal- und supraleitenden Elementen untersuchen, um die Bedeutung der Supraleitung für den Schaltmechanismus zu erforschen. Außerdem werden wir die bisher bei tiefen Temperaturen durchgeführten Experimente auf höhere Temperaturen bis hin zur Raumtemperatur erweitern. Von theoretischer Seite werden wir die Theorie der Elektromigration in atomaren Kontakten anwenden und weiterentwickeln, um stromgetriebene Kräfte zu berechnen und die stromgetriebene Bewegung einzelner Atome in realistischen Nanokontakten. Durch Kombination von Molekulardynamik-Simulationen mit elektronischen Struktur- und Transportberechnungen im Nichtgleichgewicht werden wir die kritischen Ströme für atomare Umordnungen sowie die atomare Struktur in den beiden Schaltzuständen für Nanokontakte aus verschiedenen Elementen bestimmen.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen