Funktionalisierung elektronischer und magnetischer Eigenschaften von oxidischen Dünnfilmen und Heterogrenzflächen: elektrische Polarisation und polare Diskontinuität

• Antragsteller: Professor Dr. Axel Lubk; Professor Dr. Michael Sing
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431448015

Die Integration von Oxiden in Architekturen aus dünnen Schichten führt oft zu interessanten, unerwarteten elektronischen und magnetischen Eigenschaften von Lagen und/oder Grenzflächen. Die beobachteten Phänomene sind oft extrinsischer Natur und werden z.B. durch Interdiffusion, Defekte und Störstellen verursacht. Im Rahmen dieses Projekts wollen wir zwei verschiedene, intrinsische Mechanismen – und ihr mögliches Wechselspiel – untersuchen, die kürzlich in den Fokus gerückt sind als generische Möglichkeiten, die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von dünnen Filmen und Grenzflächen zu kontrollieren. Der erste ist die sog. elektronische Rekonstruktion, d.h. die Umverteilung von Ladung zur Grenzfläche, um das elektrostatische Potential, das sich infolge der polaren Diskontinuität aufbaut, wenn zwei Materialien unterschiedlicher polarer Natur kombiniert werden, zu kompensieren. Der zweite ist – einhergehend mit einer strukturellen Verzerrung – die elektrische Polarisation, die entweder von einem inneren Potential induziert wird, um dieses als Alternative zu oder im Wettbewerb mit der elektronischen Rekonstruktion zu kompensieren oder sich spontan in einem ferroelektrischen Material ausbildet. Für die zu untersuchenden Materialen führen diese Mechanismen zu schichtdickenabhängigen magnetischen Übergängen, Spin-polarisierten Elektronensystemen an Grenzflächen und besonderen elektronischen Eigenschaften von Schichten und Grenzflächen, die die jeweilige Heterostruktur photovoltaisch aktiv machen. Die zugrundeliegenden mikroskopischen Wirkmechanismen sollen mit einer Kombination aus modernen elektronenspektroskopischen und elektronenmikroskopischen Methoden untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Ralph Claessen