TU Dresden: Forschungsbericht 2004 - im ...

2. Große Interdisziplinäre Forschungsprojekte
Vier der fünf A-Projekte streben die Realisierung einer vom Ansatz her neuartigen Funktion
an. Im Teilprojekt A5 soll ein prinzipiell bekanntes Bauelementeprinzip durch die Verwendung
neuartiger ferroischer Dünnschichten mit bisher unüblicher in-plane Polarisierung auf einer
deutlich miniaturisierten Längenskala (Strukturen unter 100 nm) realisiert und dafür ein Herstellungs-
und Strukturierungsverfahren perowskitischer Elemente auf Si entwickelt werden.
Jeweils mehrere Projekte haben ein gemeinsames, ihrer Funktion zugrunde liegendes Wirkprinzip:
• den Feldeffekt an der Oberfl äche eines Ferroelektrikums (A1, A3, A4)
• die elektro-mechanische Kopplung bzw. den Piezoeffekt (A2, A5)
• den spinpolarisationsabhängigen Elektronentransport (A1, A2, A3)
Die Konzentration auf einige wenige, für die Zielstellungen besonders geeignete Materialien
(Ferroelektrikum PZT, Ferromagnet La Sr MnO , Dielektrikum (Ba,Sr)TiO ) schafft eine wei-
0.7 0.3 3 3
tere Grundlage für die intensive Vernetzung der Aktivitäten innerhalb der Forschergruppe.
B. Analytik und Charakterisierung:
Zur Beschreibung der Eigenschaften der ferroischen Dünnschichten und ihrer jeweiligen Funktion
sollen im Projektbereich B Analytik und Charakterisierung die physikalischen Eigenschaften
sowohl auf der nanoskopischen als auch der makroskopischen Skala untersucht werden. Es
sollen insbesondere auch neue Methoden und Wege zur grundlegenden Erforschung der die
ferroischen Systeme beeinfl ussenden Effekte wie Grenzfl ächen eingesetzt werden. Wichtig bei
der Auswahl der zu bearbeitenden Fragestellungen ist stets die Multivalenz der Ergebnisse für
verschiedene angestrebte Bauelemententwicklungen. Das betrifft im Besonderen:
B1 die Nahordnung in Einfach- und Vielfachschichtsystemen auf Perowskitbasis
B2 die strukturelle und elektrische Charakterisierung ferroelektrischer
Materialien mittels Elektronenmikroskopie und –holographie, und
B3 die Identifi kation funktionsrelevanter elektronischer Zustände an inneren
Grenzschichten perowskitischer Strukturen.
Der Bereich B umfasst Teilprojekte, die schwerpunktmäßig auf die strukturelle und elektronische
Charakterisierung ausgerichtet sind. Sie entsprechen damit dem Konzept, die anwendungsnahen
Projekte des Bereiches A durch Studien auf der (Sub-)Nanometerskala mit festkörperphysikalischen
Zielstellungen zu begleiten.
Die theoretisch orientierten Teilprojekte des Projektbereiches C bilden dabei für die Themen
des Projektbereiches B eine hervorragende Unterstützung. Dies ist insofern von außerordentlich
hoher Bedeutung, da angesichts der hohen Strukturempfi ndlichkeit der hier betrachteten Materialeigenschaften
nur eine leistungsfähige und breit angelegte Analytik auf der Nanometerskala
der Produktion von neuen Funktionselementen zu zukunftsweisenden Einsichten verhelfen
kann. Die eher strukturmodifi zierenden Methoden haben mit den analytischen gemein, dass
bei ihnen methodische Aspekte auf niedriger Längenskala einen hohen Stellenwert besitzen.
Beide Zugänge verlangen aber zur vollen Ausschöpfung ihres Aussagepotenzials eine unmittelbar
damit verknüpfte Modellierung und theoretische Durchdringung. So ergibt sich ganz
natürlich die starke Vernetzung mit den Teilprojekten der Bereiche A und C. Die Multivalenz
der Teilprojekte von B bedeutet indessen keineswegs eine Einengung auf Service-Leistungen
180