TU Dresden: Forschungsbericht 2006 - im ...

3. Große Interdisziplinäre Forschungsprojekte
Wissenschaftliche Zielstellung:
Die Forschergruppe FOR 520 hat sich zum Ziel gesetzt, ferroische Systeme mit neuartigen
Funktionen grundlegend zu studieren, zu modellieren und auch beispielhaft einzusetzen.
Hierbei sollen ferroische Materialeigenschaften, d.h. ferroelektrische, ferromagnetische
oder gekoppelte ferroelektrisch-ferromagnetische Funktionalität, ausgenutzt werden.
Ferroika sind Materialien, deren Symmetrie entweder durch Temperatur oder Druck
verändert werden kann. Dazu zählen sowohl die ferromagnetischen als auch die ferroelektrischen
Systeme. Seit einigen Jahren ist zu beobachten, dass sowohl ferroelektrische
als auch ferromagnetische Materialien zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies hängt
sowohl mit den außergewöhnlichen Eigenschaften dieser Materialklassen als auch mit
den wachsenden Möglichkeiten der reproduzierbaren Herstellung dieser Materialien als
Dünnschicht zusammen. Während ferroische Systeme auch in Form von Volumenkristallen
für Anwendungen in der Optik oder Optoelektronik zunehmend an Bedeutung gewinnen
sind es doch die Dünnschichteigenschaften und die daraus resultierenden Anwendungen
in mikroelektronischen Strukturen und Bauelementen, welche aktuell den Trend hin zum
Einsatz ferroischer Funktionen bestimmen: Speicher, Schalter, Wellenleiter, Aktuatoren
und Sensoren, etc. nutzen die temperatur- und druckabhängigen ferroischen Eigenschaften
aus. Die Vielfalt der physikalischen Eigenschaften der Ferromagnetika und Ferroelektrika
ist außergewöhnlich groß, und es gibt ein breites Einsatzfeld, das es erst noch zu erschließen
gilt. Funktionselemente aus kombiniert ferroelektrisch/ferromagnetisch aufgebauten
Dünnschichten existieren überhaupt noch nicht, erscheinen aber nach ersten experimentellen
Versuchen als sehr aussichtsreich.
Um das Zusammenspiel ferroischer Systeme im Sinne
ferroelektrischer und ferromagnetischer Wirkprinzipien zu
verstehen will die Forschergruppe durch das gezielte Studium
der experimentellen und theoretischen Gegebenheiten eine
physikalische Grundlage erarbeiten, aus der neue Konzepte
für intelligente funktionelle Systeme, basierend auf ferroischen
Systemen, abgeleitet werden können. Das Besondere dieser
Forschergruppe besteht darin, dass durch die interdisziplinäre
Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Ingenieuren
eine ideale Voraussetzung für das Auffinden solcher Innovationen
gegeben ist. Damit ist eine natur- und ingenieurwissenschaftliche Durchdringung
und Betrachtung der ferroischen Funktionssysteme realisierbar.
Im Frühling 2006 wurde die DFG-Forschergruppe FOR 520 für die Förderung bis 2009
in einer zweiten Phase bestätigt. Während sich die Aktivitäten in der ersten Förderphase
vorwiegend auf dünne ferroische Schichten und deren physikalisch-technische Nutzung
konzentrierten (zum Beispiel hinsichtlich des elektronischen Transports und der Elektronenemission),
werden im Rahmen dieser zweiten Förderphase nun auch neue Wege hin
zur fundamentalen Untersuchung von multiferroischen Eigenschaften und zu ihrer Integration
in potenzielle Konzepte beschritten. So werden neben den ausgebauten Aktivitäten
an mehrlagigen ferroischen Schichtsystemen (Multiferroika-Komposite) auch neuartige,
einphasige Multiferroika untersucht. Hier gilt es zu prüfen, welche Materialien für multi-
200