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Veronika Tinkl
Untersuchungen an LaAlO3/SrTiO3-Heterostrukturen mittels Kelvin-Sonden Kraftmikroskopie
Betreuer: Prof. Dr. Jochen Mannhart [Experimentalphysik VI]
Datum der mündlichen Prüfung: 23.11.2012
87 Seiten, deutsch
Eine der zurzeit meistuntersuchten oxidischen Heterostrukturen ist die Grenzfläche zwischen den beiden Bandisolatoren LaAlO3 und SrTiO3. Wird LaAlO3 mit einer Mindestdicke von vier Einheitszellen auf ein TiO2-terminiertes SrTiO3-Substrat epitaktisch aufgewachsen, so entsteht an der Grenzfläche ein zweidimensionales Elektronensystem, dessen Ladungsträgerdichte durch elektrische Felder beeinflusst werden kann. Eine bemerkenswerte Eigenschaft dieses Elektronensystems ist seine negative Kompressibilität, die im Bereich niedriger Ladungsträgerdichten nachgewiesen wurde. Bei den bisher durchgeführten Experimenten wurde die Kapazität von Proben mit 10 und 12 Einheitszellen LaAlO3 gemessen und daraus die elektronische Kompressibilität bestimmt. Für noch dünnere LaAlO3-Filme wird erwartet, dass die auftretende Erhöhung der Kapazität über den geometrischen Wert noch größer wird. In der vorliegenden Dissertation wurden deshalb Heterostrukturen mit deutlich dünneren Filmen von vier Einheitszellen LaAlO3 mit einem Tieftemperatur Rastersondenmikroskop, das im Ultrahochvakuum betrieben wird, untersucht. Die Reduktion der Filmdicke auf die minimal notwendige Dicke wurde durch die Verwendung eines alternativen Messprinzips, der Kelvin-Sonden Kraftmikroskopie, ermöglicht, da auf ein Topgate verzichtet werden konnte. Eine negative Kompressibilität der Grenzfläche konnte damit über einen großen Ladungsträgerdichtenbereich nachgewiesen werden, was einer Kapazität deutlich über der geometrischen Kapazität entspricht.