In-operando-Röntgenspektroskopie von oxidischen Materialien und Grenzflächen
Kröger, Erik Johann - Christian-Albrecht-Universität, Kiel (2015)
Komplexe Übergangsmetalloxide, in denen starke Kopplungen zwischen Ladung, Spin, Gitter und orbitaler Ausrichtung auftreten, haben in den letzten Jahren Einzug in mikroelektronische Bauteile gehalten. Auch wenn diese Kopplungen eindrucksvolle Phänomene wie Ferroelektrizität, verschiedene magnetische Ordnungen oder sogar Hochtemperatur-Supraleitung hervorbringen, werden in der Mikroelektronik bislang meist nur deren herausragende dielektrische Eigenschaften genutzt. Dieses liegt unter anderem an der Komplexität der Übergangsmetalloxide.
Auch wenn die physikalischen Eigenschaften im Volumen bekannt sind, so ändern sich diese teilweise dramatisch, wenn das Material in Form dünner Filme mit Schichtdicken im Nanometerbereich in mikroelektronischen Schichtsystemen eingesetzt wird. Eine wesentliche Herausforderung besteht darin, komplexe Übergangsmetalloxide und besonders ihre Grenzflächen in mikroelektronischer Umgebung zu studieren. Dieses beinhaltet sowohl die Einflüsse der benachbarten Schichten, wie induzierte Gitterverspannungen oder Ladungstransfer, als auch die Modifikationen durch externe variable elektrische und magnetische Felder.
An diesem Punkt setzt diese Arbeit an. Sie befasst sich mit der Entwicklung von röntgenspektroskopischen Methoden zur In-operando-Untersuchung der elektronischen und magnetischen Struktur von Schichtsystemen, die komplexe Übergangsmetalloxide enthalten. Zum einen wurden etablierte Methoden zur Erhöhung der Informationstiefe methodisch weiterentwickelt und somit Zugang zu vergrabenen Schichten und deren Grenzflächen ermöglicht. Zum anderen wurden Messungen an Modellsystemen durchgeführt, deren physikalische Eigenschaften durch äußere Einflüsse wie elektrische Felder oder Gitterverspannungen in situ verändert wurden.