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A3: Atomare Struktur und lokale elektronische Spektroskopie komplexer Oxidstrukturen

Ziel des Projekts ist die Bestimmung der atomaren Struktur von oxidischen Grenzflächen und deren spezifisch grenzflächeninduzierte elektronische, dielektrische und/oder ferroelektrische Eigenschaften. Als zentrale Methoden werden Rastertunnelmikroskopie (STM) und -spektroskopie (STS), Rasterkraft- (AFM) und Piezokraftmikroskopie (PFM) eingesetzt. In der kommenden Förderperiode wird der Fokus auf den atomaren und elektronischen Eigenschaften der kürzlich entdeckten Perowskit-basierten zweidimensionalen Quasikristalle gerichtet werden. So sind für die bekannte dodekagonale Bariumtitanatschicht auf Pt(111) sowohl der atomare Bildungsprozess als auch die lokalen Bindungskonzepte, die zur Ausbildung der aperiodischen Ordnung führen, noch völlig unverstanden. Die Kombination von STM, STS, AFM, Photoelektronenspektroskopie und -mikroskopie (PEEM) soll hier einen breiten Zugang liefern. Die Identifizierung von zwei langreichweitig geordneten Approximanten zu der Quasikristallstruktur erlaubt dabei den direkten Vergleich von verwandten Strukturen mit aperiodischer beziehungsweise periodischer Anordnung. Die strukturellen und elektronischen Eigenschaften sollen so auch im Hinblick auf neue Konzepte, die sich durch die aperiodische Ordnung ergeben, untersucht werden. Weiterhin sollen verschiedene ultradünne Perowskitschichten auf dreizähligen Metalloberflächen im Hinblick auf aperiodische Phasen untersucht werden, um gegebenenfalls die Quasikristallbildung als ein generelles Phänomen an oxidischen Grenzflächen zu etablieren.

In einem zweiten Teil sollen die ferroelektrischen und multiferroischen Domänenstrukturen von Perowskit-Schichten im Grenzfall ultradünner Schichtdicken mit einer Kombination von STM, PFM und PEEM untersucht. Dies soll die grenzflächeninduzierte Stabilisierung von Domänen in ultradünnen Oxidschichten auf metallischen und magnetischen Substraten und ihre ferroische Kopplung aufklären.