Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

12. Ausblick
vorliegen. Zum anderen können die strukturellen Änderungen des Films und die sie
verursachende Festkörperreaktion genauer studiert werden.
Die entwickelte Wachstumsmethode zur Herstellung von EuO mittels Sputterdeposition
lässt sich möglicherweise auch auf andere Materialsysteme ausweiten. So sind
insbesondere Elemente geeignet, die mehrere Oxidationsstufen besitzen. Wird ein
Material vollständig oxidiert gewachsen, kann durch die Verwendung eines Reduktionsmittels
mit genügend großem Halbzellenpotential eine Reduzierung stattfinden.
Das Halbzellenpotential darf aber nur so groß sein, dass lediglich eine Reduktion zu
einer mittleren Oxidationsstufe, aber nicht zum Metall, stattfindet. Hierzu müssen
die elektrochemische Spannungsreihe sowie thermodynamische Daten für die Synthese
der entsprechenden Materialien betrachtet werden. Anhand der elektrochemischen
Spannungsreihe wäre ein mögliches Materialsystem die Reduktion von Cr 2 O 3 mittels
Ga zu CrO. Hier betragen die entsprechenden Standardnormalpotentiale für die
Halbzellenreaktionen Cr 3+ +3 e – −→ Cr: −0,744 V, Cr 2+ +2 e – −→ Cr: −0,913 V bzw.
Cr 3+ + e – −→ Cr 2+ : −0,407 V [230]. Ein Material, das ein Normalpotential im Bereich
von −0,407 V und −0,744 V besitzt, wäre geeignet zur Reduktion. Hier ist ein mögliches
Material Ga, das für die Halbzelle Ga 3+ + 3 e – −→ Ga ein Normalpotential von
−0,53 V besitzt [230]. Somit würde sich nur eine Reduktion von Cr 3+ zu Cr 2+ ergeben,
aber nicht zu Cr-Metall. Weitere Materialsysteme sind denkbar.
Mit dem Einbau einer Kühlmöglichkeit in das Sputtersystem könnten dann auch die
magnetischen Eigenschaften der gesputterten EuO-Filme in situ untersucht werden.
Da die kristalline Qualität der so hergestellten EuO-Filme sehr gut ist, lassen sich die
Eigenschaften von EuO mit nur wenigen störenden Einflüssen untersuchen. Dies gilt
auch für dotierte Filme, die prinzipiell auch mit dieser Methode hergestellt werden
können.
Bei der Dotierung der gesputterten EuO-Filme kann eine weitere Untersuchung zeigen,
ob derselbe Mechanismus vorliegt wie bei MBE-gewachsenen Filmen, der die niedrige
Dotantenaktivität verursacht. Bei letzteren zeigen STEM-Aufnahmen, dass sich Cluster
mit den Dotanten La bzw. Gd bilden. Für das Wachstum von (Eu 1−x Gd x ) 2 O 3 -
Filmen tritt dieses Verhalten womöglich nicht auf, sodass die Gd-Ionen gleichmäßig
im Gitter verteilt wären. Dadurch wären wahrscheinlich größere Ladungsträgerdichten
und möglicherweise höhere maximale Curie-Temperaturen zu erreichen. Auf diese Art
und Weise könnte auch die mögliche fundamentale Grenze für T C für die Gd-Dotierung
bestimmt werden. Zur genaueren Untersuchung des Dotierverhaltens sind Filme
mit verschiedenen Dotierkonzentrationen von Nöten. Dies ließe sich am bestehenden
Sputtersystem durch das Co-Sputtern von einem dotierten und einem undotierten
Target erreichen. Hierzu wäre ein zweiter rf-Generator mit einer zugehörigen Match
Box nötig.
Auch andere Dotanten sind denkbar. Über die elektrochemische Spannungsreihe lässt
sich ebenfalls abschätzen, welche dreiwertigen Dotanten vom Cappingmaterial nicht
reduziert werden. So wurde bereits ein La-dotiertes Eu 2 O 3 -Target bestellt. Weiterhin
ist das bisher noch nicht zur Dotierung von EuO verwendete Sc zu nennen. Sein
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