Einstellung der piezo- und ferroelektrischen Eigenschaften von III-Nitriden durch Legierung mit Metallnitriden - Kristallisation aus N2 und NH3-basierten Lösungen und Gasphasen mit Unterstützung durch atomistische Simulationen (PiezoTUNE)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr.-Ing. Saskia Schimmel; Professor Dr. Dirk Zahn
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563184897

Das übergreifende Ziel des vorliegenden Projekts ist die maßgeschneiderte Synthese und Charakterisierung von Metallnitriden mit verbesserten piezoelektrischen Eigenschaften. Dazu wird ein tiefgreifendes Verständnis des III1-xMexN- und MeN-Kristallwachstums aus Experimenten und atomistischen Simulationen erarbeitet - sowohl für ammoniak- und stickstoffbasierte Gasphasen als auch für Lösungen. Durch die Verknüpfung von molekularen Simulationen und Syntheseexperimenten soll zunächst eine tiefgreifende Rationalisierung der grundlegenden Mechanismen und Aspekte der ferroelektrischen Eigenschaften der resultierenden Produkte erarbeitet werden. Auf der Grundlage dieses Verständnisses auf atomarer Ebene werden wir ein zunehmend rationales Design des Kristallwachstums anstreben, um wurtzitische III1-xMexN (III=Ga,Al; Me=Cr, B, Y, ...) und Steinsalz MeN (Me= Y, Sc, ...) Einkristalle von hoher Qualität zu erhalten. Dies beinhaltet die Züchtung von Mehrschichtsystemen (z.B. Heterostrukturen in Bauelementen), die Analyse und Kontrolle von Defektstrukturen und die Untersuchung von elastischen und piezoelektrischen Eigenschaften, wobei zahlreiche Kooperationen mit Projektgruppen des Schwerpunktprogramms Nitrides4Future ermöglicht werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2477: Nitrides4Future – Neuartige Materialien und Konzepte für Bauelemente