Röntgendiffraktometer für epitaktische Schichtsysteme
Final Report Abstract
Das Diffraktometer ist unmittelbar der Schichtpräparation epitaktischer Schichten komplexer Oxide mit gepulster Laserdeposition nachgeordnet, das heißt, nahezu jede bei uns präparierte dünne Schicht wird zuerst mit einer Bragg-Brentano (θ-2θ) und einer Reflektivitäts-Messung charakterisiert hinsichtlich Phasenreinheit, Orientierung und Schichtdicke / Oberflächenrauigkeit. Für die für Forschungsarbeiten wichtigeren Proben werden die Gitterparameter und die Symmetrie des Kristallsystems ermittelt (in der Regel durch reziproke Gitterkartierung). Weitere Messmethoden (z. B. Reflektivitätsmessungen) kommen nach Bedarf zum Einsatz. Seit dem Betriebsbeginn des Diffraktometers betrifft das mehr als 100 Proben jährlich, die epitaktisch auf einkristalline Oxidsubstrate aufgewachsen wurden. Die publizierten Arbeiten betreffen in der Mehrzahl das Forschungsgebiet elastischer Dehnungseinflüsse auf Eigenschaften magnetischer und ferroelektrischer Oxidschichten des Typs ABO3. Es wurde insbesondere ein einkristallines piezoelektrisches Substrat für reversible Dehnungen verwendet, wobei die elastische Reaktion des Kristallgitters der Schichten direkt durch Röntgendiffraktometrie unter angelegter Substratspannung ermittelt wurde. Diese Methode wurde auf magnetische Einzelschichten, Supergitter und auf ferroelektrische Schichtsysteme angewendet. Es konnte eine vollständige Dehnungsübertragung in die Schichten nachgewiesen und ihre elastische Reaktion (Poissonzahl) ermittelt werden. Die auf diese Weise gut bekannten epitaktischen Dehnungen erlaubten eine direkte Messung der Dehnungsabhängigkeit von diversen funktionsrelevanten Eigenschaften ferroischer Schichtsysteme. Dazu gehören unter anderem die Magnetisierung, die Ramanstreuung, ferroelektrische Domänenwandgeschwindigkeiten und der flexoelektrische Effekt. Auch selbstorganisierte multiferroische Kompositschichten (CoFe2O4-BaTiO3) wurden hinsichtlich ihrer Gitterparameter vermessen.
