Oberflächeneigenschaften von ferroelektrischen Oxiden und dünnen Filmen
Dynamik und Struktur von ferroelektrischen Domänen in dünnen Filmen werden durch die besonderen Eigenschaften der Oberflächen und Grenzflächen wesentlich beeinflusst. In diesem Projekt sollen unter definierten Bedingungen ultradünne ferroelektrische Schichten präpariert und deren ferroelektrische Domänenstruktur bestimmt werden. Zentrales Anliegen ist dabei die Aufklärung des Einflusses von Oberflächenstruktur bzw. -terminierung und lokalen Defekten auf Ausbildung, 'Pinning' und Stabilität der Domänenstruktur. Zur Abbildung von topografischen und atomaren Oberflächeneigenschaften soll vorrangig die Rasterkraftmikroskopie (AFM) und die Rastertunnelmikroskopie (STM) bei variablen Temperaturen eingesetzt werden. Die strukturellen und dynamischen Eigenschaften von ferroelektrischen Domänenkonfigurationen werden in Abhängigkeit von der Temperatur mit 'piezo-response' -AFM (PFM) charakterisiert. Basierend auf spektroskopischen STM- und AFM-Methoden können elektronische und ferroelektrische Eigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit, der 'piezo-response' und die permanente Polarisierbarkeit lokal untersucht werden. Zusätzlich stehen weitere oberflächenphysikalische Methoden zur Verfügung: Die Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM) und die Sekundärelektronenmikroskopie (SEM) erlauben dabei alternative Zugänge zur lokalen Oberflächen- und Domänenstruktur mit sub-µm-Auflösung. Einen besonderen Schwerpunkt soll die gezielte Präparation und Modifikation von Domänenstrukturen im sub-µm-Bereich für den späteren Einsatz als eindimensional strukturierte Unterlagen für das Wachstum organischer Schichten bilden. Dabei soll sowohl die lokale Manipulation durch rastersondenmikroskopische Methoden als auch die selbstorganisierte Konfiguration von Domänenstrukturen durch die gezielte Beeinflussung von Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften ausgenutzt werden.