Beeinflussung der (Sauerstoff-) Stöchiometrie korrelierter Materialien mit Hilfe von Steuerelektroden realisiert durch ionische Flüssigkeiten

• Antragstellerin: Dr. Simone Altendorf
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388006450

Eine Steuerelektrode realisiert durch ionische Flüssigkeiten ist ein äußerst effektives Mittel, um die physikalischen Eigenschaften von dünnen Schichten bei relativ niedrigen Spannungen und Temperaturen maßgeblich zu verändern. Ursprünglich isolierende Oxide, wie z.B. VO2 und WO3, können vollständig und reversibel durch das Anlegen von Steuerspannungen von nur 2-3V über ihr gesamtes Volumen metallisiert werden. Für viele Materialien konnte bereits gezeigt werden, dass elektrochemische Prozesse hierbei eine entscheidende Rolle spielen. Die genauen zugrundeliegenden Mechanismen werden jedoch nach wie vor kontrovers diskutiert und viele widersprüchliche Ergebnisse veröffentlicht. Eine mögliche Ursache für diese abweichenden Resultate könnte eine unzureichende Reinheit der experimentellen Bedingungen sein, welche gewöhnlich ex-situ Prozesse für die Strukturierung der Dünnschichten sowie für das Aufbringen der ionischen Flüssigkeiten involvieren.Im Rahmen dieses Projekts planen wir eine Studie mit Steuerelektroden aus ionischen Flüssigkeiten vollständig in-situ/unter Ultrahochvakuum-Bedingungen durchzuführen, um jeglichen Einfluss von Verunreinigungen sowie eine Degeneration der Probenoberfläche oder der ionischen Flüssigkeit zu vermeiden. In diesem Ultrahochvakuum-Experiment beabsichtigen wir im ersten Schritt die Ursache der durch die Steuerspannung induzierten Effekte detailliert zu untersuchen. Dies erfolgt unter anderem durch eine sorgfältige quantitative Bestimmung der im Prozess erzeugten bzw. aufgefüllten Sauerstofffehlstellen. Im Anschluss werden wir die Steuerelektrode aus ionischen Flüssigkeiten gezielt dafür nutzen, den Sauerstoffgehalt von korrelierten Materialien zu beeinflussen und systematische Untersuchungen der physikalischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Stöchiometrie durchzuführen. Mittels dieses Ansatzes könnte sogar die Synthese von chemischen Phasen ermöglicht werden, die normalerweise extreme Wachstumsbedingungen erfordern oder nicht stabil sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen