Analyse der Wachstumsprozesse bei der Heteroepitaxie von Übergangsmetalloxiden unter Verwendung von in situ RHEED und AFM/STM

• Antragsteller: Professor Dr. Lambert Alff
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5240546

Im Rahmen des Vorhabens soll das physikalische und technologische Basiswissen zur Heteroepitaxie von oxidischen Mehrlagenstrukturen erarbeitet werden, das sowohl für die Entwicklung von neuartigen Bauelementen einer oxidischen Elektronik als auch zur Bereitstellung von wohldefinierten Probenmaterialien für die physikalische Grundlagenforschung von essentieller Bedeutung ist. Eine zentrale Fragestellung ist hierbei die Untersuchung des Wachstumsverhaltens epitaktischer Schichten und heteroepitaktischer Mehrschichtsysteme aus Übergangsmetalloxiden, wobei der Schwerpunkt bei den Kupraten, Manganaten und Titanaten liegen soll. Analog zur Entwicklung der Epitaxieverfahren für metallische und halbleitende Materialien soll durch den Einsatz von modernen in situ Analysemethoden wie Reflection High Energy Electron Diffraction (RHEED) und Rasterkraft-/Rastertunnelmikroskopie (AFM/STM) das Wachstum der verschiedenen Übergangsmetalloxide auf atomarer Skala systematisch analysiert und kontrolliert werden. In einem UHV-Laserdepositionssystem sollen dazu die Prozessparameter für die unterschiedlichen Wachstumsmodi oder oxidischen Schichten durch Aufstellung von Wachstumsphasendiagrammen bestimmt werden. Die wesentlichen Prozessparameter, die das Nukleationsverhalten, den Wachstumsmodus und die Oberflächenbeschaffenheit der Schichten bestimmen, sind die Substrattemperatur, die Laserpulsrate, der Target-Substrat-Abstand und der effektive Sauerstoffpartialdruck. Durch den Einsatz von atomarem Sauerstoff als Oxidationsmittel soll eine präzise Kontrolle des angebotenen Sauerstoffs bei der Laserdeposition der Übergangsmetalloxide ermöglicht werden. Die Ober- und Grenzflächen zwischen Substratmaterial und den oxidischen Filmen bzw. zwischen einzelnen Schichten in Übergittern sollen mit den zur Verfügung stehenden in situ Analysemethoden auf atomarer Skala systematisch untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Atomare Sauerstoffquelle
• Gerätegruppe: 8380 Schichtdickenmeßgeräte, Verdampfungs- und Steuergeräte (für Vakuumbedampfung, außer 833)
• Beteiligte Person: Professor Dr. Rudolf Gross